Здоровье ИНФО
Присоединяйтесь к нам:
Главная страница  >>  Наша кожа  >>  Прыщи  >>  Статьи  >>  Физики «просчитали» разви...  >>  Физики «просчитали» развитие опухолей
 
Обратная связь
 

Физики «просчитали» развитие опухолей

Размер шрифта
21 марта 2011 02:44
  • google_analytics: false
  • Нравится

Математические модели помогают <a href='http://www.zdorovieinfo.ru/medicinskij-slovar/diagnostika/' class='generated'>в диагностике</a> ракаИсследования причин и механизмов развития онкологических заболеваний ведутся все более активно, причем не только учеными-медиками. Недавно к решению этой проблемы подключились и физики…

В Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) создана физико-математическая модель злокачественной раковой опухоли. Для более точного предсказания развития болезни ученые взяли за основу медико-биологические принципы жизни системы, к которым применили физику и математику.

С помощью этой модели, созданной ведущим научным сотрудником ФИАН, доктором физ.-мат. наук Андреем Полежаевым и старшим научным сотрудником, кандидатом физ.-мат. наук Андреем Колобовым, можно будет изучать механизм появления раковой опухоли, внутреннюю структуру, предсказывать ее поведение, скорость роста.

На появление новообразований влияет множество факторов, которые как раз и моделировали ученые. Сотрудники ФИАНа при построении своей модели учитывали некоторые особенности развития опухоли. Например, использовали тот факт, что по мере разрастания раковой ткани клеткам, находящимся внутри опухоли, достается все меньше и меньше питательных веществ. Вследствие этого они начинают отмирать. Таким образом, в организме образуется некая область, внутри которой клетки неактивны, а на периферии они обретают большую подвижность. Поэтому размеры опухоли увеличиваются не так быстро, как считалось раньше: линейно, а не по экспоненте.

Другим фактором при изучении развития новообразования стала подвижность клеток в объеме живой ткани. Ученым известно, что на кубический сантиметр живой ткани приходится примерно 106-108 опухолевых клеток – в зависимости от природы клеток, места их расположения и других условий. В результате деления таких клеток возрастает их плотность. А начиная с определенного момента, когда плотность достигает максимума, клетки начинают выталкиваться из центра на край опухолевой структуры, то есть «расползаться». Движение и рост клеток напоминают определенные физические процессы, например, поведение несжимаемой жидкости, которое как раз физикам хорошо известно. Соответственно, решили физики, можно предсказать, как будет развиваться в дальнейшем исследуемое онкологическое заболевание.

Злокачественная опухоль не имеет оболочки, растет быстро, отдельные ее клетки и клеточные тяжи способны к инфильтративному росту (проникновению в соседние ткани с повреждением их структуры), а также к диссеминации (распространению или разносу в отдаленные органы и ткани по кровеносным и лимфатическим сосудам). Диссеминация становится возможной при прорастании опухоли в сосуд. Следствием диссеминации является образование метастазов – ближайших к данному органу или отдаленных. Гистологическое строение злокачественной опухоли существенно отличается от окружающей здоровой ткани. Ее клетки атипичны (не похожи на клетки здоровых органов и тканей), полиморфны (разнообразны по виду), многие находятся в митозе (процессе деления). Характерным признаком опухолевой ткани является анаплазия, т.е. сходство опухолевой клетки с эмбриональной клеткой. Но опухолевые клетки не тождественны эмбриональным, т.к. их рост не сопровождается дифференцировкой. Следствием меньшей степени дифференцировки является, в частности, утрата изначальной функциональности.
 
Онкологические заболевания делятся на две группы:
  •  рак крови, злокачественные заболевания кровеносной и/или лимфатической системы. Среди них – различные виды лейкемии, лимфомы, миеломы, болезнь Ходжкина,

  •  плотные опухоли, новообразования в виде некоего скопления опухолевых клеток. Среди них – опухоли мозга, мышц, костей, почек и других органов. Метастазирование возможно за счет движения раковых клеток по кровеносным и лимфатическим путям. Тип опухоли определяется исходя из ее первоисточника, в котором зародились злокачественно измененные клетки – почка, печень, легкие и др.

Один из главных результатов – то, что с помощью физико-математической модели можно определить, как далеко «разбежались» опасные клетки. Это повлияет на принятие решения относительно того, насколько большую область вырежут врачи при операции: зачастую хирург удаляет больше, чем нужно, что не лучшим образом сказывается на состоянии больного. Фактически каждый третий онкологический пациент с раком той или иной локализации сталкивается с проблемой метастазов своего заболевания в головной мозг. На сегодняшний день количество больных с метастазами головного мозга гораздо больше, чем количество больных с первичной опухолью мозга. Например, в США разница между количеством таких больных практически составляет 10 раз.

Всего в США регистрируют до 170 тысяч случаев метастазирования в головной мозг. В России – не менее 100 тысяч. Причем именно эти случаи труднее всего поддаются лечению. И вот теперь, используя полученную физико-математическую модель самого процесса, можно определить вероятность метастазирования. Кроме того, знание наличия и объема метастаз бывает важно при прогнозировании эффективности того или иного препарата.

Со временем, при разрастании опухолевой ткани, эти клетки стимулируют рост кровеносных сосудов вокруг себя, которые ее питают. Дело в том, что рак является сочетанием различных состояний, приводящих к бесконтрольному размножению определенных клеток, чье функционирование нарушено. Такие клетки отличаются от обычных не только неуправляемым размножением, но имеют другую структуру. В основе канцерогенеза, в том числе и развития рака, лежит повреждение структуры ДНК. Противостоит канцерогенезу мощная система репарации (восстановления) повреждений. Следовательно, возможность запуска опухолевого роста будет зависеть как от количества и свойств канцерогена, так и от качества работы систем восстановления. Эти факторы также учитывались при создании физико-математической модели.

Математические модели помогают <a href='http://www.zdorovieinfo.ru/medicinskij-slovar/diagnostika/#1' class='generated'>в диагностике</a> ракаМоделируя с помощью физической модели раковый процесс, можно будет понять, как повлиять на процесс роста сосудов, чтобы замедлить рост опухоли, а в дальнейшем – и прекратить его. То есть, если помешать расти кровеносным сосудам вокруг опухоли, а лучше – по возможности совсем их перекрыть, то будет остановлен и рост самой опухоли.

Для проверки построенной модели физики ФИАНа проводят независимые эксперименты. В настоящее время продолжается работа над моделью, в нее вводятся все новые параметры, учитывающие глубинные процессы возникновения и развития раковой опухоли. Например, существующие дополнительные соматические заболевания, которые, безусловно, влияют на рак.

В крупных онкологических медицинских учреждениях с врачами сотрудничают смежные специалисты. Например, в отделении радиологии и радиохирургии НИИ нейрохирургии им. Бурденко уже сейчас работают, кроме врачей, физики, программисты и др. Современные методики подразумевают плановые, координированные совместные действия разных специалистов. Появляется все больше сторонников идеи, что совершенствование методик лечения онкозаболеваний не должно происходить только силами врачей-онкологов: важно участие медицинских физиков, радиологов и даже инженеров…

  • google_analytics: false
  • Нравится
Послать другу Послать другу Распечатать Распечатать Обсудить на форуме Обсудить на форуме
Комментарии

1 - zzzzzz

01 июля 2015 в 00:16

Комментарий удален за нарушение Правил общения

Вопросы и ответы
Яна Александровна Юцковская
Яна Александровна Юцковская Задать вопрос
Посмотреть информацию о враче

Юцковская Яна Александровна, д.м.н., профессор, зав. кафедрой дерматовенерологии и косметологии ГБОУ ВПО «ТГМУ Минздрава России», врач высшей категории, директор ООО «Профессорская клиника Юцковских», Владивосток, директор ООО «Клиника профессора  Юцковской», Москва, президент НП «ДВАЭМ», председатель Дальневосточного отделения МООСБТ.

Елена Николаевна Волкова
Елена Николаевна Волкова Прочитать ответы
Посмотреть информацию о враче

Доктор медицинских наук, профессор кафедры дерматовенерологии Московского факультета ГОУ ВПО «РГМУ им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития России». Этот консультант отвечал на вопросы пользователей с 03 ноября 2011 г. по 15 февраля 2012 г.