МОСКВА, 18 сен — РИА Новости. Электроимпедансный томограф (ЭИТ) – уникальный диагностический прибор, изобретенный более двадцати лет назад и до сих пор не имеющий аналогов в мире. Как уверены создатели, внедрение ЭИТ способно произвести революцию в медицине, среди прочего, например, значительно облегчив борьбу с COVID-19. О нелегкой судьбе изобретения и будущем медицины эксклюзивно РИА Новости рассказал один из создателей прибора, корифей мировой радиофизики, благодаря изобретению которого работают все смартфоны на планете – академик РАН Юрий Васильевич Гуляев, которому сегодня исполняется 85 лет.
– Юрий Васильевич, что такое электроимпедансный томограф?
– Электроимпедансная томография – метод диагностики, регистрирующий распределение электропроводности (импеданса) внутренних органов человека. Этот показатель вполне четко характеризует функциональное состояние органов и помогает находить патологии за счет того, что поражeнные участки отличаются по проводимости от нормальных тканей.
Наш томограф дает информацию о человеческих органах, недоступную для других методов, а кроме того имеет небольшие размеры, мобилен, абсолютно безвреден и прост в обращении.
Главные преимущества ЭИТ перед КТ или МРТ заключаются не только в компактности и низкой стоимости: данные, получаемые на нашем томографе, позволяют обнаруживать патологии на самой ранней стадии, задолго до того, как их можно будет зарегистрировать другими методами.
Разумеется, ЭИТ не заменит рентген или МРТ, но он может и должен стать универсальным инструментом массового скрининга населения. Это особенно важно в условиях непрекращающейся пандемии.
– Как проходит обследование и анализ данных на ЭИТ?
– Принцип работы достаточно прост. Тело зондируется слабым переменным электрическим током, поочередно поступающим с электродов, закрепленных на специальном поясе. Переключая источник тока и проводя измерения потенциала на всех электродах относительно "земляного" электрода, мы получаем набор данных, достаточный для решения так называемой обратной задачи – определения точного распределения проводимости внутри тела.
Достигается это за счет нетривиальной математики решения обратных задач. Это довольно сложная процедура, опирающаяся на уравнение Фредгольма 1-го рода с неоднородной правой частью, на метод регуляризации академика Тихонова и ряд других методов. До сих пор мы остаемся единственными в мире, кто способен конструировать столь эффективные приборы на основе подобных решений.
Врач, проводящий диагностику, получает на экране картинку с частотой 10 кадров в секунду, на которой видны темные участки с низкой проводимостью и яркие участки – с повышенной. Для диагностики заболеваний необходимо лишь сформировать контрольную базу данных, сопоставляя с которой результаты сканирования, можно будет легко определить точный характер той или иной патологии.
Современная элементная база и вычислительные средства позволяют проводить анализ в реальном времени. Обработка данных может происходить в том числе и удаленно, с использованием элементов искусственного интеллекта, что позволит оснастить прибором медиков в труднодоступных уголках – при наличии качественной связи.
– Как изменится врачебная практика с внедрением ЭИТ?
– Изначально наш томограф разрабатывался по запросу отечественных пульмонологов, поэтому был ориентирован на быстрое и безопасное обследование легких. Однако при соответствующей спецификации ЭИТ может быть использован для диагностики вообще любых органов – начиная от сердца, сосудов и головного мозга, заканчивая мышечной тканью.
Пример такой модификации – выпускаемый нами электроимпедансный маммограф, который давно и успешно используется более, чем в тысяче клиник России и зарубежья. Фактически, ЭИТ – представитель целого семейства приборов, многие из которых уже созданы и давно ждут своего часа.
Как изменится медицина с появлением почти универсального диагностического инструмента? Думаю, в лучшую сторону. К примеру, каждый экипаж скорой помощи легко может быть оснащен таким устройством.
Причем, в относительно короткой перспективе ЭИТ может стать практически карманным и вполне бытовым устройством, которым можно обследоваться, скажем, ежедневно у себя дома утром и вечером. В данный момент мы работаем над созданием портативного ЭИ-маммографа, который размером будет не больше эклера.
– Как возникла идея такого подхода к диагностике?
– С чисто физической точки зрения аналогичные методы были известны довольно давно и применялись в геофизике или, например, в гравиметрии.
Первый вариант электроимпедансного томографа построили в британском Шеффилдском университете. С конца 80-х он начал использоваться для диагностики легких, в некоторых странах производится и применяется до сих пор.
Однако широкого распространения в медицине их вариант ЭИТ не получил из-за существенного недостатка: он отражает не статическое распределение проводимости, а динамическое, то есть лишь ее изменение. Например, разность между вдохом и выдохом. Клиническая ценность таких результатов оказывается невелика.
У нас в стране биомедицинская радиоэлектроника развивалась еще с 60-х годов прошлого века. В 80-х годах мы сосредоточились на измерениях собственных электромагнитных излучений человека и его органов – как в диагностических, так и в лечебных целях. Нам, надо сказать, удалось объяснить многие явления, которые относили к неисследованным способностям организма.
Еще тогда, помимо ЭИТ, был разработан целый ряд медицинских приборов, чей клинический потенциал до сих пор почти не реализован – ИК-термограф, магнитокардиограф и многие другие. Наши приборы в значительной степени и сейчас определяют мировой уровень.
Подчеркну: у нас все еще есть заметный отрыв в технологиях радиофизической медицины, обеспеченный, в первую очередь, высокой математической культурой. При сравнительно небольшой государственной поддержке биомедицинская радиоэлектроника может стать областью прорывных технологий.
Можно будет не только проводить массовую диагностику населения, но и превратить медицинские приборы в бытовые устройства, доступные каждому – как, например, градусник или измеритель давления.
– Почему ЭИ-технологии не были востребованы столько лет?
– Разработка ЭИТ завершилась в середине 90-х годов, когда из-за известных событий здравоохранение в стране отошло на второй план. В тех условиях конкурировать с западными производителями КТ и МРТ, которые быстро пришли на отечественный рынок, было невозможно.
До сих пор ЭИТ существует в единственном экземпляре, который мы испытывали и презентовали на конференциях в 90-е годы.
Не найдя необходимой поддержки, мы решили переориентировать нашу технологию на создание ЭИ-маммографа для безопасного, не рентгеновского обследования молочной железы. В этой нише у нас сейчас нет конкурентов.
Для производства чипа, управляющего работой прибора, требуется микроэлектроника высокого класса. С недавних пор в России есть и технология, и мощности для ее создания, так что в перспективе, надеюсь, наш прибор будет полностью отечественного производства.
– Как ЭИТ может помочь в борьбе с COVID – 19?
– COVID-19 в первую очередь поражает легкие. Под влиянием коронавируса альвеолы легкого заполняются плазмой крови, хорошо проводящей электричество, что четко регистрируется нашим томографом. ЭИТ можно эффективно использовать и для обнаружения тромбообразования, также характерного для коронавируса.
Сегодня поражения легких коронавирусом обнаруживаются при помощи КТ и МРТ, но эти методы, как известно, весьма громоздки и дороги, а также не обладают большой пропускной способностью – в отличие от нашего подхода. Кроме того, стоимость оборудования для ЭИТ при серийном производстве может быть на порядки меньше, чем у других методов томографии.
Важно отметить, что борьба с коронавирусом потребует не только медикаментозных решений – вирус мутирует, а изобретать вакцину заново для каждой мутации долго, трудно и дорого. Уверен, что пандемия должна стать для научного и врачебного сообщества сигналом к основательному внедрению методов радиофизической медицины.
Без преувеличения скажу, что будь в распоряжении наших медиков ЭИТ, борьба с коронавирусом протекала бы совсем по-другому. В настоящее время в нашей лаборатории на базе Российского нового университета (РосНОУ), где я много лет веду профильный семинар, ведутся активные работы по модернизации ЭИТ и его подготовке к серийному производству. Можно сказать даже, что это будет качественно новый прибор, так как мы добились результатов, ранее недостижимых.
Уже к концу этого года мы планируем провести клинические испытания. Уверен, мы сможем внести ощутимый вклад в борьбу с пандемией – особенно в случае государственной поддержки. Испытания и развертывание производственной линии займут считанные недели, так что, надеюсь, в новом году наши медики получат серьезное подкрепление.