Глубокая нейронная сеть, разработанная в Политехническом институте Ренсселера, может сделать лечение рака более эффективным, - пишет eurekalert.org.
Повышение эффективности выявления, диагностики и лечения таких заболеваний, как рак, требует более детальной, быстрой и гибкой технологии визуализации, которая может показать врачам не только, как выглядит конкретный орган, но и что происходит внутри клеток, которые создают эти ткани.
В исследовании, опубликованном в Трудах Национальной академии наук, команда из Политехнического института Ренсселера разработала и продемонстрировала новый метод для быстрой и всесторонней флуоресцентной визуализации жизненного цикла тканей и клеток, закладывая основу для использования в клинических условиях.
«Мы предоставляем инструменты, которые будут гораздо более удобны для конечных пользователей, то есть для биологов, но также и для хирургов», - сказал Ксавье Интес - профессор биомедицинской инженерии, который возглавлял это исследование.
Долгое время флуоресцентная визуализация была для ученых и инженеров полезным способом увидеть взаимодействия на молекулярном уровне внутри клеток - необходимый инструмент при попытке определить рак и другие заболевания и оценить эффективность лекарств.
Традиционно, по словам Интеса, для создания изображения таким образом требуется много времени и сложных математических инструментов, которые в значительной степени зависят от пользователя, что затрудняет создание согласованных и воспроизводимых изображений. Эти трудности были препятствиями для использования этого типа визуализации в клинических условиях.
Для преодоления этих трудностей команда Ренсселера разработала глубокую нейронную сеть, чтобы автоматически устанавливать математические параметры, которые до этого задавал человек, и в то же время создавала детальное изображение, которое может отображать взаимодействия в клетках или тканях по мере их возникновения.
Эта работа основана на предыдущих исследованиях команды Ренселлера, в которых они разработали метод быстрого восстановления одного изображения в реальном времени. Этот новый подход восстанавливает одновременно несколько изображений в реальном времени, предоставляя всестороннее представление о множестве биологических процессов, происходящих в тканях и клетках, - сказал Пингкун Ян - доцент кафедры биомедицинской инженерии и член Центра биотехнологий и междисциплинарных исследований, который также работал над этим исследованием.
Команда в сотрудничестве с биологами из Медицинского колледжа Олбани проверила эту новую технику, визуализируя раковые клетки под микроскопом и в живых системах. По словам Интеса, они наблюдали, что их глубокая нейронная сеть работает также, а в некоторых случаях лучше, чем коммерческое программное обеспечение, используемое в настоящее время. Команда также обнаружила, что эта техника требует меньшего количества света, все еще производя детальные изображения, которые важны для биологических целей.
Успех исследователей приближает специалистов к возможности использовать флуоресцентную визуализацию для оценки эффективности того или иного препарата на отдельных раковых клетках человека.
Исследователи также смогли применить эту глубокую нейронную сеть для визуализации уровня активности в клетках - процесса, известного как метаболическая визуализация. Этот подход может помочь хирургам в операционной, чтобы определить, какая ткань здорова, а какая больна и должна быть удалена.
«Это эффективная технология для многих клинических применений.
Например, она может использоваться для визуализации опухоли in
vivo в реальном времени, что может помочь хирургам увидеть
поражение во время их процедур, позволяя им полностью удалить
раковые ткани с минимальным повреждением здоровой ткани», -
сказал Ян.
[Фото: https://iz.ru/]
