Новый алгоритм, который обнаруживает раннее образование кровеносных сосудов, может привести к ранней диагностике злокачественных опухолей и повышению эффективности лечения.
Исследователи из CSIRO’s Data61 разрабатывают программный инструмент, который может значительно улучшить обнаружение ангиогенеза – развития новых кровеносных сосудов – который, как известно, предшествует развитию рака.
Таким образом, более раннее обнаружение роста кровеносных сосудов может привести к более быстрой диагностике роста злокачественной опухоли, что является ключевым фактором успешного лечения и выживаемости пациентов.
В ходе исследования исследователи Data61 объединились с исследователями из Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук для создания изображений мозга и печени мышей на различных стадиях роста рака.
Исследователи проанализировали 26 3D-микро-КТ изображений с высоким разрешением от 26 мышей, полученных от Шанхайского центра синхротронного излучения (SSRF).
Используя изображения, команда разработала надежный алгоритм для создания точного представления сосудистой сети, сохраняя информацию о длине и форме кровеносного сосуда и его ветвей.
Эта новая разработка была выполнена с использованием техники, называемой ограничениями конечной точки.
Конечные точки имеют решающее значение для сохранения геометрических характеристик новых кровеносных сосудов, включая структуру ветвления и длину конечных сосудов.
До сих пор изображения структуры кровеносных сосудов, полученные с помощью изображений с высоким разрешением, могли дать только скелетированный вид структуры кровеносных сосудов, который обеспечивал ограниченную детализацию и точность.
Точная количественная оценка изменений сосудистой сети, особенно количества конечных ветвей сосудов, может сыграть решающую роль в точной оценке и лечении.
Лечение против ангиогенеза направлено на предотвращение роста кровеносных сосудов раком.
Возможность непрерывно контролировать тонкие пролиферации кровеносных сосудов с течением времени имеет важное значение, учитывая, что пациенты могут по-разному реагировать на лечение антиангиогенеза.
Новое программное обеспечение позволяет исследователям измерять тонкие изменения в пролиферации кровеносных сосудов, включая количество и длину ветвей кровеносных сосудов, и позволяет получать значительно более четкие скелеты сосудистой сети, чем это было возможно ранее.
Генеральный директор Совета Австралии по борьбе с раком профессор Санчиа Аранда заявила, что способность рака образовывать новые кровеносные сосуды (ангиогенез) является важной особенностью, позволяющей раковым клеткам распространяться на другие части тела.
"Этот захватывающий проект направлен на оживление микросреды опухоли с помощью трехмерных синхротронных изображений сосудов и поможет углубить наше понимание этого критического процесса прогрессирования рака," Профессор Аранда сказал.
"Есть надежда, что благодаря лучшему пониманию будут выявлены новые возможности для нарушения ангиогенеза и откроются пути для новых методов лечения.
"Если мы сможем остановить распространение рака, мы сможем уменьшить количество людей, умирающих от этого заболевания."
Хотя разработка этого нового метода является значительным шагом вперед, Шанхайский синхротронный луч, используемый для получения изображений, генерирует уровни излучения, небезопасные для визуализации человека.
Чтобы продолжить клинические испытания на людях, исследователи ищут технологии трехмерной визуализации и сотрудничают с производителем оборудования, которое может создавать изображения с высоким разрешением с безопасными уровнями радиации для человека.
Доктор Дадун Ван, ведущий исследователь этого проекта из группы количественной визуализации Data61, сказал, что приложения программного обеспечения могут быть расширены за пределы трехмерного анализа ангиогенеза.
"Наши надежные алгоритмы раннего обнаружения и количественной оценки ангиогенеза потенциально могут стать большим шагом вперед в обнаружении и лечении рака," Доктор Ван сказал.
"Тем не менее, они также могут применяться в широком спектре других приложений, таких как анализ трехмерного роста нейритов для разработки лекарств.
"Хотя есть большой интерес к дальнейшему развитию этих открытий, предстоит еще пройти долгий путь, прежде чем эта новая разработка может быть применена к пациентам-людям.
"Но мы очень надеемся и в настоящее время ищем сотрудников и партнеров, чтобы вывести технологию на новый уровень."