ВИРТУАЛЬНЫЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ: РАЗРАБОТКИ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ПАЦИЕНТОВ И СКАНЕРОВ

Аннотация:

Цель: В области ядерной медицины существуют жесткие ограничения на клинические испытания in vivo, связанные с этическими и нормативными стандартами из-за лучевой нагрузки, а также их высокой стоимостью. Эффективной альтернативной методологией являются математические имитационные исследования in silico. Математическая модель пациента может быть безопасно испытана в различных условиях, а компьютерные эксперименты могут проводиться без ограничений с разными сценариями. В англоязычной литературе исследования с использованием математических моделей пациентов называются Virtual Clinical Trials - “Виртуальные клинические испытания”. В данной статье выполнен анализ современного состояния исследований на основе виртуальных испытаний в области ядерной медицины с особым акцентом на визуализацию методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). Метод виртуальных испытаний основан на разработке математических моделей пациентов и сканеров, программных кодов реконструкции изображений и прогностическом расчете поглощенных доз при радионуклидной терапии. Усилиями нескольких научных групп в мире достигнуты большие успехи в создании анатомических человеческих моделей (фантомов) и технологий визуализации ОФЭКТ и ПЭТ. Однако в области ядерной медицины необходимы персонализированные модели, которые являются специфичными для конкретного пациента и часто вообще не совпадают с его анатомическим строением. Методология создания таких пациент-специфических фантомов - цифровых двойников реальных пациентов - разработана в Лаборатории моделирования в ядерной медицине Новосибирского государственного университета и Институте теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича. При моделировании сканеров ОФЭКТ и ПЭТ и расчете поглощенных доз золотым стандартом является метод Монте-Карло. Разработки цифровых двойников сканеров представлены несколькими программными кодами, созданными в научных группах США, Европейского союза и России (SIMIND, GATE, PENELOPE, MCNP, SimSET, NMSirn Tbolkit). Еще одно направление виртуальных испытаний - виртуальное лечение цифрового двойника онкологического пациента, направленное на оптимизацию и прогностическую оценку эффективности радионуклидной терапии, активно развивается. В результате за прошедшие четверть века виртуальные испытания внесли большой вклад в оптимизацию технологий визуализации ОФЭКТ и ПЭТ. Произошли революционные изменения и в самой методологии виртуальных испытаний. Пройден путь от геометрических примитивов к цифровым двойникам реальных пациентов. В моделировании сканеров аналитические детерминированные модели переноса гамма-излучения заменены на имитационное статистическое моделирование методом Монте-Карло с получением данных, адекватных клиническим измерениям. В настоящее время главными задачами, стоящими перед ядерной медициной, являются точная количественная диагностика методами ОФЭКТ и ПЭТ, точная персонализированная дозиметрия при радионуклидной терапии и разработка новых эффективных радиофармпрепаратов. Виртуальные испытания направлены на решение этих проблем. Заключение: Виртуальные компьютерные испытания и интеграция виртуальной реальности в клинические исследования - это современная платформа исследований в области ядерной медицины. Можно ожидать, что в ближайшие годы виртуальная реальность станет играть решающую роль в персонализированном ведении пациентов в клинических отделах ядерной медицины, как это уже делается при планировании лучевой терапии и при подготовке к сложным хирургическим операциям.

Авторы:

Издание: Медицинская физика
Год издания: 2025
Объем: 27с.
Дополнительная информация: 2025.-N 4.-С.35-61. Библ. 110 назв.
Просмотров: 0