Физики МГУ разработали новый метод выявления опухолей щитовидной железы

Сотрудники научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» разработали методы терагерцовой импульсной спектроскопии во временной области c применением методов машинного обучения для выявления опухолей щитовидной железы. Работа опубликована в журнале Biomed Opt Express.

Терагерцовая (ТГц) спектроскопия не раз подтверждала чувствительность ко многим метаболитам в тканях человека, что позволяет применять её для диагностики различных заболеваний, в том числе рака и диабета. Однако чувствительность ТГц методов ограничена, в связи с чем актуальна задача для её повышения. Применение метаматериалов в ТГц диапазоне позволяет справиться с некоторыми ограничениями и расширить область применения ТГц спектроскопии в направлениях биологии и медицины.

Сотрудники физического факультета МГУ изучили плазму крови пациентов в жидком и лиофилизированном виде. ТГц спектры коэффициента поглощения и показателя преломления для жидкой плазмы достоверно разделяются только для здоровых людей и пациентов с заболеваниями щитовидной железы, в то время как для сухой плазмы разделение есть и внутри группы пациентов с заболеваниями. Таким образом, ТГц спектроскопия лиофиллизированной плазмы позволяет разделять пациентов с доброкачественными и злокачественными опухолями щитовидной железы. Данное разделение подтверждено корреляцией ТГц спектров поглощения с концентрацией глюкозы и онкомаркеров в плазме пациентов, а также результатами машинного обучения.

Также в работе доказано, что терагерцовая спектроскопия временного разрешения может быть чувствительным к изменениям состава крови в зависимости от степени злокачественности узлов щитовидной железы. Применение методов машинного обучения позволяет повысить степень дифференцирования, это даёт надежду на то, что ТГц спектроскопия будет применяться в медицинской и биологической практике наравне с другими известными методами.