Российские физики из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института ядерных исследований РАН совершили революционное открытие в области квантовой физики, которое кардинально изменит диагностику онкологических заболеваний. Исследователи доказали, что квантовая запутанность между гамма-фотонами сохраняется даже после их рассеяния в тканях человеческого организма, опровергнув устоявшиеся представления о поведении этих частиц.
Как сообщает Ferra.ru, открытие касается позитронно-эмиссионной томографии, одного из самых современных методов диагностики рака и болезни Альцгеймера. Ранее считалось, что фотоны, подвергшиеся комптоновскому рассеянию при прохождении через ткани организма, теряют свои квантовые свойства и становятся источником шума, ухудшающего качество изображения. Медики просто отфильтровывали такие сигналы, считая их бесполезными для диагностики.
Эксперименты российских ученых показали обратное. Даже после значительного рассеяния фотоны сохраняют квантовую запутанность со своими парными частицами. Это означает, что информация, которую ранее считали мусором и выбрасывали, на самом деле содержит ценные данные о местоположении опухолевых клеток. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Scientific Reports и подтверждены независимыми экспериментами британских коллег из Йоркского университета.
Практическое применение открытия позволит создать томографы нового поколения с кардинально улучшенным качеством изображения. Использование всех доступных данных, включая рассеянные фотоны, даст возможность выявлять опухоли на самых ранних стадиях развития, когда они еще микроскопических размеров. Алгоритмы машинного обучения смогут анализировать траектории миллионов частиц и строить сверхточные трехмерные модели злокачественных новообразований.
Новая технология также позволит снизить дозу радиофармпрепарата, необходимого для получения качественного изображения, что уменьшит лучевую нагрузку на пациентов. Хотя внедрение томографов нового поколения в клиническую практику потребует еще десять-пятнадцать лет для создания соответствующего оборудования и программного обеспечения, уже сейчас это открытие меняет подходы к медицинской диагностике и дает надежду миллионам больных раком по всему миру.