Современные технологии, устройства и приложения в диагностике и лечении рака молочной железы

Рак молочной железы занимает первое место среди онкозаболеваний у женщин. В конце 2023 года на учете у онколога находилось почти 795 тысяч россиянок с этим диагнозом. В четверти случаев (24,4%) рак молочной железы обнаруживался на запущенной, III–IV стадии, хотя заболевание относится к новообразованиям видимой локализации¹. Его ранняя диагностика — вопрос, не до конца решенный и требующий новых подходов.

Узнаем о новых методах диагностики и лечения в онкологии.

Искусственный интеллект (ИИ), пожалуй, наиболее перспективное направление IT-технологий в медицине. Он способен быстрее и точнее, чем человек, оценивать результаты некоторых исследований (например, маммографии) и значит — реже ошибаться при диагностике заболевания. При этом полностью заменить врача ИИ, конечно, пока не может.

Для скрининга (быстрого массового выявления) рака молочной железы используют маммографию. В России это исследование делают по программе диспансеризации: всем женщинам от 40 до 75 лет раз в два года². В результате у специалистов накопилась большая база полученных снимков, а формат таких данных удобен для анализа ИИ, поэтому идея использовать его для диагностики рака молочной железы выглядит довольно привлекательной.

В начале 2020 года ученые опубликовали результаты исследования, в котором оценили систему ИИ, созданную Google, в диагностике рака молочной железы. Компьютер проанализировал снимки почти 29 тысяч женщин из США и Великобритании и показал даже чуть лучшие результаты, чем шесть опытных врачей. А именно: при использовании системы ИИ количество ложноположительных результатов (когда рака нет, но по снимку дано заключение, что он есть) снизилось на 5,7% в американской группе и на 1,2% в британской, а ложноотрицательных (когда рак есть, а по снимку дано заключение, что его нет) — на 9,4 и 2,7% соответственно³.

Разработки систем ИИ, способных помочь в диагностике онкологических заболеваний, ведутся во многих странах. Например, в России развивается проект представляющий собой систему ИИ, обученного почти на 7,5 тысячи снимках. Когда в систему попадают новые маммограммы, ИИ анализирует их, и те снимки, на которых видит вероятность рака, он возвращает специалистам в числе первых, чтобы обратить их внимание на случаи высокого риска злокачественного новообразования. Пилотный проект с использованием этой системы запущен в 13 регионах страны, в том числе в Москве⁴.

В последние годы появились разработки для диагностики рака молочной железы в домашних условиях. И хотя они показывают многообещающие результаты, пока могут играть лишь дополнительную роль и не рекомендуются для замены традиционного метода ранней диагностики — маммографии.

Кроме того, эти устройства находятся в стадии разработки, не зарегистрированы к использованию для диагностики рака молочной железы.Но по ним можно судить о том, как развиваются технологии и что нас может ждать в самом ближайшем будущем.

Бюстгальтер для диагностики рака молочной железы

Циркадные ритмы и фазы менструального цикла влияют на многие процессы в организме женщины. Так вот, в тканях молочной железы тоже действуют локальные «биологические часы». Появление опухоли сопровождается ростом новых кровеносных сосудов. В отличие от нормальных тканей, кровоток в области опухоли не изменяется под действием гормональных колебаний. Это отражаются на колебаниях температуры кожи груди, связанных с циркадными ритмами⁵^–⁸.

Так, одна американская компания разработала бюстгальтер с восемью температурными датчиками в каждой чашечке, которые фиксируют изменения циркадного ритма температуры груди. Данные через приложение на телефоне отправляются в головной офис компании, где их анализируют с использованием нейронной сети. Разработка показала хорошие результаты в первых исследованиях: чувствительность (способность метода давать правильный диагноз) составила от 83,5 до 100%⁹.

Система контактной термографии для диагностики рака груди

Ноу-хау из Польши — компактное медицинское устройство с технологией жидкокристаллической контактной термографии. В данном случае повышенную температуру в области опухоли предлагается фиксировать с помощью особого термометра, прикладываемого к коже. Затем полученная информация передается в приложение на телефоне, а оттуда в облачное хранилище, где анализируется алгоритмом ИИ.

Авторы изобретения сообщают о высоких показателях чувствительности (отношение числа выявленных больных к общему числу больных среди протестированных) и специфичности (отношение выявленных здоровых к общему числу здоровых среди обследованных ) устройства: для женщин младше 50 лет эти показатели составили 81,5 и 87%, а для женщин старше 50 лет — 77,8 и 62,5% соответственно¹⁰.

Диагностика рака на дому

В 2020 году исследовательница Джудит Жиро Бенет из Испании получила премию британского миллиардера и владельца компании Dyson Джеймса Дайсона за то, что придумала и создала прототип устройства, позволяющего выявить рак в домашних условиях с высокой точностью. Небольшое количество мочи собирают в пластиковый контейнер, который затем помещают в специальный прибор, по виду похожий на обычную коробочку. После нажатия кнопки «Пуск» в приложении на телефоне шесть химических датчиков внутри синей коробочки, находясь в прямом контакте с мочой, начнут реагировать на определенные целевые биомаркеры рака молочной железы, если таковые имеются. Полученная информация будет отправлена в облако для анализа ИИ. Результат пользователь увидит в приложении на телефоне¹¹.

С помощью этого устройства автор изобретения надеется сделать диагностику ранних стадий рака молочной железы доступной любой женщине.

Большинство программ созданы для повышения осведомленности о раке и обучения женщин самообследованию. Кроме того, сейчас разрабатываются приложения для оказания психологической помощи людям с онкозаболеваниями и программы упражнений для реабилитации после мастэктомии.

Создано приложение на английском языке с интуитивно понятным меню. В нем есть полезная информация о раке молочной железы, видео и иллюстрации о том, как проводить самообследование молочных желез и на какие изменения обратить внимание.

В канадском Университете Ватерлоо совершают революцию в диагностике рака груди. Современные маммографы стоят сотни тысяч долларов, у многих женщин они вызывают болезненные ощущения, а используемое в этих устройствах рентгеновское излучение нельзя применять слишком часто. В КТ также применяются рентгеновские лучи. Хотя в аппаратах МРТ их нет, зато они стоят очень дорого и далеко не везде имеются в наличии.

Ученые из Канады создают устройство для диагностики рака груди, пока не получившее даже названия. Оно использует низкочастотную электромагнитную энергию за счет антенны, напоминающей ту, что установлена в обычном смартфоне. При этом само устройство потребляет энергии намного меньше, чем смартфон.

Выделяемые им низкочастотные радиоволны проходят в молочную железу, а затем их улавливает пикселизированная печатная плата. Здесь каждый пиксель фиксирует отраженную энергию, а консоль улавливает уровень мощности. В результате формируется детальное изображение ткани молочной железы на экране.

В основе технологии сделанное некоторое время назад открытие о том, что низкочастотные электромагнитные волны распространяются по прямым линиям, имитируя рентгеновские лучи, не имея при этом побочных эффектов радиации. А значит, применять это устройство можно гораздо чаще. Кроме того, оно лучше подходит женщинам с высокой плотностью ткани молочной железы, у которых повышен риск рака груди. В их случае маммография оказывается менее информативной. При этом стоимость самого устройства относительно невысока, что может сделать его доступным для многих врачей из разных стран и регионов¹².

По статистике, примерно 20% пациенток с раком молочной железы приходится проводить повторные операции из-за рецидивов, так как в первый раз хирургам не удалось обнаружить и удалить все злокачественные клетки. Иногда выявить их во время операции сложно или невозможно. А если клетки остаются в теле, то с высокой степенью вероятности они позже вызовут рецидивы.

Исправить эту ситуацию должно новейшее устройство визуализации. Оно идентифицирует опухолевые клетки и отличает их от здоровой ткани прямо во время лампэктомии. Устройство использует для этого ИИ. Исследования показали, что технология улучшает результаты органосохраняющих операций и снижает количество повторных хирургических процедур по поводу рецидивов рака груди. Устройство сочетает оптическую когерентную томографию (ОКТ) и эластографию — два высокотехнологичных метода визуализации¹³.

Работы в этом направлении проводятся российскими исследователями из МФТИ. Им удалось получить наночастицы, распознающие онкомаркер HER2 прямо на поверхности раковых клеток. Частицы созданы на базе двух кислот — молочной и гликолевой. Наночастицы избирательно проникают в опухолевые клетки внутри груди, выявляют и подсвечивают точное местоположение первичного ракового узла, а также метастазов. Далее частицы уничтожают выявленные злокачественные клетки в местах их обнаружения — это новый метод лечения.

Наука не первый год работает над созданием наночастиц, выявляющих и подсвечивающих опухоли в рамках так называемой нанотерапии. Однако чаще всего они создаются из кремния или металлов, что может вызывать реакции со стороны организма. В российских наночастицах для лечения рака груди применяются безопасные биоразлагаемые полимеры, поглощающие лазерное излучение при волнах определенной длины. Внутри два типа красителей и антитела, соединяющиеся с белком HER2 молекулы в клетках опухоли¹⁴.

Прогресс не стоит на месте. Каждый год появляется новое в диагностике и лечении онкологии¹⁵. Большинство инноваций направлено на упрощение раннего выявления онкозаболеваний. Есть повод надеяться, что в скором будущем диагностика рака станет простой и доступной всем, что позволит сохранить здоровье и жизнь тысячам людей.

M-RU-00018605 сентябрь 2024г.