Результаты работы ученых опубликованы в журнале «Mathematical Modelling of Natural Phenomena», 2022. Разработка выполнена при поддержке Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
Математическая модель пермских ученых способна учитывать геометрию и тип раковой клетки.
Гистологический срез злокачественного образования получает врач-онколог для постановки диагноза. Мы же воспроизводим этот объект при помощи математического моделирования. Разработанная нами модель позволяет взглянуть на эволюцию опухоли в целом. Так мы можем получить срез злокачественного образования в любой момент времени, – рассказывает доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой прикладной физики ПНИПУ Дмитрий Брацун.
Каждая клетка является многоугольником. Количество сторон многоугольника – это индивидуальная характеристика каждой клетки. Развитие злокачественного образования в эпителии означает появление как минимум ещё одного типа клеток в ткани. Математическая модель позволяет установить два отдельных набора параметров, которые определяют динамику здоровой и раковой ткани. Так поведение раковой клетки не только существенно отличается от поведения здоровой, но и зависит от положения, которое она занимает в клеточном «обществе» опухоли.
Алгоритм пермских ученых был впервые применен для оценки структур злокачественного новообразования. Результаты работы политехников могут использоваться для объективной классификации опухолевых структур, что является вспомогательным инструментом врачей-онкологов.Эпителиальная ткань представляется дискретным объектом, где каждая клетка является пикселем. С одной стороны, этот факт упрощает анализ, поскольку клетка задает естественный масштаб для любой структуры, которая появляется в ткани. С другой стороны, любая клеточная ткань сама по себе демонстрирует определенную закономерность, которую мы должны оценить с точки зрения измерений энтропии и сложности, – дополняет заведующий лабораторией кафедры прикладной физики ПНИПУ Иван Красняков.
В дальнейшем ученые планируют разработать программу для медицинских учреждений, которая будет определять структурный тип злокачественной опухоли молочной железы по фотографии гистологического материала.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель – формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % – региональные университеты.