В высокорейтинговом журнале Ultrasonics (Q1, IF 4.2) опубликована статья «Histology-based quantification of boiling histotripsy outcomes via ResNet-18 network: Towards mechanical dose metrics» сотрудников, аспирантов и выпускников LIMU: Е.М. Пономарчук, А.А. Крохмаль, А.В. Квашенниковой и В.А. Хохловой.

В публикации представлены результаты исследований LIMU, посвященных определению пороговой дозы воздействия для механического разрушения биологических тканей методом гистотрипсии с кипением. Сложность в развитии такой концепции заключается в различном отклике биотканей к механическому разрушению, в отличие, например, от их схожей чувствительности к тепловому некрозу, на котором основана тепловая HIFU-хирургия и, соответственно, понятие тепловой дозы.

В работе были экспериментально реализованы объемные механические разрушения в разных по структуре и составу биотканях при варьируемых протоколах ультразвукового воздействия. Состав полученных разрушений анализировался количественно методами гистологического анализа. Для автоматизации анализа гистологических изображений в работе был разработан нейросетевой алгоритм на основе ResNet-18.

В результате было показано, что планирование разрушения разных по составу тканей должно быть основано на разных понятиях дозы. В частности, для полного разрушения тканей с высоким содержанием коллагена необходимо превысить пороговое значение произведения длительности используемых импульсов на их количество на каждую точку-фокус (при условии инициации кипения в течение каждого импульса). А при планировании разрушения тканей с низким содержанием коллагена достаточно отталкиваться от порогового количества импульсов на каждую точку-фокус, практически вне зависимости от их длительности. Благодаря этому, можно значительно ускорить процесс разрушения тканей с низким содержанием коллагена путем использования коротких ультразвуковых импульсов.

Таким образом, опубликованная работа предлагает концепцию пороговой дозы гистотрипсии с кипением для тканей с высоким и низким содержанием коллагена, что может быть использовано для предварительного планирования неинвазивного механического разрушения биологических тканей разной структуры и состава методом гистотрипсии с кипением.

Работа была поддержана грантом РНФ м стипендиями Focused Ultrasound Foundation, фондов «БАЗИС» и «Интеллект».

С текстом публикации можно ознакомиться здесь.