Проект по диагностике злокачественных новообразований студентки УГАТУ стал победителем Всероссийского инженерного конкурса

Пятикурсница Уфимского государственного авиационного технического университета Алина Усова вошла в число победителей Всероссийского инженерного конкурса выпускных и квалификационных работ с проектом по неинвазивной и быстрой диагностике злокачественных новообразований. Студентка разрабатывает технологию быстрой диагностики новообразований с помощью света

Речь идет о применении раман-спектроскопии в медицине. Как сообщил научный руководитель проекта, «Диагностика злокачественных новообразований на основе анализа спектров комбинационного рассеяния света с использованием машинного обучения», кандидат технических наук, доцент кафедры информатики УГАТУ Алексей Ковтуненко, в разработке принимают участие не только специалисты и студенты авиационного университета, но и коллеги-медики. В частности, ректор БГМУ, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН Валентин Павлов и начальник управления информационных технологий БГМУ, кандидат медицинских наук Азат Билялов.

«Ряд научных школ в мире занимается исследованиями в этой области, однако у разработок наших ученых есть особенности, которые позволили получить уникальные результаты. Неудивительно, что этот проект вошел в список перспективных разработок Евразийского научно-образовательного центра. Актуальность подтверждает и победа нашей студентки Алины Усовой в престижном всероссийском конкурсе. Эта награда – отличный пример вовлечения студентов в научную деятельность университета», – прокомментировал ректор УГАТУ Сергей Новиков.

Технология раман-спектроскопии широко используется для определения наличия веществ в смесях. Так, например, в аэропортах с применением раман-спектроскопов ищут следы наркотических или взрывчатых веществ на одежде и коже посетителей. Однако в медицине эту технологию до сих пор не использовали из-за сложности состава биологических объектов, ведь в большинстве случаев ученые не могут дать точный ответ на вопрос, какие именно химические вещества связаны с протеканием того или иного заболевания.

Эту проблему уфимские ученые предложили обойти с помощью методов машинного обучения. Из предварительно обработанных специальными математическими алгоритмами спектров образцов здоровых и пораженных тканей разработчики сформировали обучающую выборку, которая использовалась для настройки распознающей процедуры.

«На образец ткани направляется лазер, - рассказала Алина, - световой поток рассеивается на образце и специальный детектор фиксирует отклонения частоты рассеянного света от частоты исходного лазера. В зависимости от химического состава образца в рассеянном свете появляются дополнительные цвета. Задача системы – выявить и запомнить комбинацию цветов, которые появляются при взаимодействии с клетками злокачественного новообразования. Таким образом, мы можем получить неинвазивную диагностическую процедуру, которая позволит не только быстро выявить наличие заболевания, но и определить границы опухоли во время операции».

«Резекция злокачественных новообразований – сложная и опасная процедура, - дополнил рассказ студентки Алексей Ковтуненко, - ведь не всегда границы опухоли видны даже опытному глазу хирурга. Есть риск либо оставить в организме злокачественные клетки, либо вырезать часть здорового органа. Для некоторых видов онкозаболеваний иногда применяется специальное вещество, которое вводят в кровь пациенту. Оно по-разному усваивается здоровыми и злокачественными клетками, светится в ультрафиолетовом свете и позволяет во время операции увидеть границы опухоли. Однако оно не универсально и к тому же очень токсично. Методы диагностики, основанные на нашем подходе, смогут в перспективе решить эту и многие другие проблемы».

Работа над проектом ведется уже более пяти лет. За это время команда ученых и студентов создала программное обеспечение, реализующее разработанные алгоритмы машинного обучения, обработала десятки спектров образцов тканей различных органов и типов рака. Методика показала хорошую точность распознавания, и с увеличением выборки показатель улучшится.

Итогом проекта должен стать программно-аппаратный комплекс, в состав которого будут входить анонимизированная база спектров, высокопроизводительный обучающий сервер и диагностические приборы разного типа и области применения. Особую надежду ученые возлагают на реализацию своих идей совместно с лабораторией интегральной фотоники УГАТУ на основе фотонных интегральных схем, которые позволят производить обработку данных прямо внутри человеческого организма.

источник: https://xn--m1acy.xn--p1ai/news/proekt-po-diagnostike-zlokachestvennih-novoobrazovanii-studentki-ugatu-stal-pobeditelem-vserossiiskogo-injenernogo-konkursa1626688773