Математика профессора ПГУ Юрия Смирнова против рака

Согласно медицинской статистике, в России ежегодно более 45 тысяч женщин заболевают раком молочной железы. По уровню смертности этот недуг стоит на первом месте среди онкологических заболеваний. 

Эти данные приводит Юрий Смирнов, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Математика и суперкомпьютерное моделирование» Пензенского госуниверситета, перед тем, как начать рассказ о своих исследованиях.  

Обратная задача 

— Важную роль в победе над болезнью играет ранняя диагностика. При выявлении опухоли на начальном этапе и адекватном лечении вероятность благоприятного исхода гораздо выше, — продолжает Юрий Геннадьевич. — Сейчас самый популярный способ диагностики – это маммография, но ее минусом является то, что это, по сути, рентгеновское обследование, излучение, что не полезно для организма. 

По какому пути идут ученые многих стран? Они пытаются, как и мы, создать СВЧ-томограф. СВЧ — это сверхвысокие частоты порядка 1–6 Гц, которые сравнительно безопасны для человека. Так, например, излучение смартфона или компьютера — 2 Гц. Но тут есть такой момент: при рентгене итог исследования визуализирован – мы видим картинку, а СВЧ-томография выдает только огромный набор чисел, поскольку мы имеем дело с электромагнитным полем. 

Но, по словам Смирнова, если суметь обработать получаемый набор чисел, или, как говорят математики, решить обратную задачу восстановления неоднородности внутри тела, то можно  представить результат на компьютере в виде картинки, с которой уже будет работать врач.

Пока промышленных СВЧ-томографов в мире нет, хотя в России, Японии, Швеции, США работают над их созданием. 

— Думаю, в ближайшее десятилетие, а может, и раньше они появятся, — говорит Юрий Смирнов. — И тогда можно будет проводить обследование хоть каждый месяц без всякого риска для здоровья. Но пока это только мечты, хотя процесс идет именно в этом направлении. При достижении результата с помощью простого устройства, например похожего на мобильный телефон, человек сможет обследовать себя сам — наподобие того, как сейчас популярно с помощью умных часов измерять пульс или давление. 

Подопытный шарик  

В Пензенском госуниверситете занимаются разработкой сложного математического аппарата. На людях экспериментов не проводится, для этого необходимо разрешение, которое сложно получить, поэтому в качестве объекта исследования выступает шарик с неоднородной структурой, который помещают в меняющееся электромагнитное поле. 

Профессор говорит, что пока все получается.
 
— Это не только мои оценки. Мы публикуем статьи в научных журналах, выступаем на международных конференциях с докладами, обсуждаем плюсы и минусы разных подходов с зарубежными коллегами.

— Юрий Геннадьевич, но ведь, прошу прощения, американцы или шведы все равно нас опередят? Нет сомнений, что в плане таланта наши ученые не уступят коллегам-иностранцам, но на уровне внедрения научных разработок в производство мы традиционно проигрываем.  
— Тут я рассуждаю философски. Главное — сделать. Неважно, в какой стране, лишь бы это людям помогло. Пусть первыми будем не мы, но потом дойдет и до нас. Это же не военная сфера, где важно хранить  секреты.  

У рака нет национальности 

2019 год — последний из трех, когда ученые получают государственное финансирование по гранту, ежегодная сумма которого — 9 миллионов рублей. Первый год они занимались фундаментальными исследованиями по математике, второй — экспериментами, а итогом третьего года должен стать макет СВЧ-томографа.   

Над проектом работает коллектив в составе десяти человек, восемь их них — кандидаты наук.  

— А что в дальнейшем? 
— А в дальнейшем события должны развиваться в плоскости коммерциализации. Попробуем выйти на медицинские фирмы. У нас уже есть предложения, в частности от японцев, но, как вы понимаете, всегда хочется сначала попробовать здесь. Ну, если здесь не получится и если предложение от японцев будет в силе, тогда — да. У рака же нет национальности. 

Некоторое время назад мы занимались созданием неинвазивного глюкометра. То есть прибора, который измеряет уровень сахара крови без прокалывания кожи. Проект также получил  грантовую поддержку государства в части математических исследований, но с завершением финансирования дело застопорилось, заинтересовать частных инвесторов в производстве датчиков мы не смогли. Но! Наблюдая за тем, в каком направлении сегодня идет Израиль, а эта страна дальше всех продвинулась в создании неинвазивных глюкометров, думаю, что там восприняли некоторые наши идеи. Мы же выкладывали результаты своих исследований в печати. Нет, я точно не знаю, просто вижу, что они делают так, как в свое время предлагали делать мы. 

Понять сердце

Еще одна важная медицинская проблема, над которой профессор в составе группы ученых работает в настоящий момент, — прогнозирование состояния пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. 

— Мы создаем методику математической обработки данных, получаемых после процедуры УЗИ сердца. Исследования идут почти два года на средства федерального гранта. В 2020 году методика будет представлена, — отметил Смирнов.

Как рассказывает профессор, в Пензенской областной больнице есть современное оборудование — прибор для проведения УЗИ сердца, который позволяет получить много информации о состоянии пациента: как движутся левый желудочек, каждая стенка сердца, в каком направлении. Но что с этой информацией делать, как на ее основе спрогнозировать, что произойдет с пациентом в среднесрочной перспективе, сможет он восстановиться самостоятельно или нужны какие-то кардинальные действия — эти вопросы стоят перед кардиологами не только в России, но и за рубежом.

Ученые провели исследования на более чем ста пациентах с сердечно-сосудистыми заболеваниями за два года, что позволило отследить динамику их состояния и эффективность применяемых методов. 

— Пока в большинстве случаев сделанные на основе нашей методики прогнозы о состоянии пациентов подтверждаются, — сказал Смирнов.

Автор: Марьям ЕНГАЛЫЧЕВА

Нашли ошибку - выделите текст с ошибкой и нажмите CTRL+ENTER