Ежегодно в мире регистрируется 6 млн новых заболеваний раком, борьба с которым на ранних стадиях гораздо легче. Поэтому непременным условием эффективного лечения является своевременное выявление злокачественных опухолей. Одним из перспективных современных методов оптической диагностики является диффузная флуоресцентная томография (ДФТ), которая предполагает введение в организм особых органических молекул, которые прикрепляются к злокачественным клеткам, а во время просвечивания тканей на определённой длине волны, они излучают флуоресцентный свет, который помогает определить месторасположение и очертание опухоли.
Но этот метод имеет серьёзный недостаток, не позволяющий применять его в случае, если светящаяся область расположена глубоко в биологических тканях, проходя через которые, флуоресцентный свет подвергается сильному рассеянию. Но сотрудники лаборатории биофотоники Института прикладной физики РАН разработали алгоритмы реконструкции трехмерного распределения флуорофоров в тканях, позволяющие точно определить геометрию опухоли.
Младший научный сотрудник Института Алексей Катичев так описывает отечественную разработку: «В своих исследованиях мы использовали метод Монте-Карло численного моделирования распространения излучения в среде. При всех своих достоинствах, этот метод требует огромных вычислительных ресурсов системы: моделирование типичной ситуации требует расчета порядка миллиарда случайных траекторий! На проведение одного эксперимента силами CPU первоначально у нас уходило значительное время — до нескольких часов. Это было неприемлемо. Перенос вычислений на архитектуру графических процессоров NVIDIA CUDA дал более чем стократный прирост производительности. Среднее время получения результата уменьшилось с двух с половиной часов до 1,5 минут. Сокращение времени расчетов позволило увеличить число траекторий и, как следствие, значительно повысить точность результатов».
Технологию реконструкции светоизлучения специалисты планируют применять и в области лучевой терапии, что позволит увеличить её эффективность и сократить наносимый вред ближайшим здоровым тканям.
