Российские ученые совершили открытие, которое способно кардинально изменить подходы к диагностике онкологических заболеваний. Группа физиков из МФТИ и Института ядерных исследований РАН опровергла устоявшееся представление о квантовой запутанности, что открывает путь к созданию медицинских сканеров нового поколения, способных выявлять раковые опухоли на самых ранних стадиях их развития.
В основе современной диагностики лежит метод позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который позволяет визуализировать метаболические процессы в организме. Как разъясняет портал ferra.ru, пациенту вводят радиофармпрепарат, который активно поглощается раковыми клетками. В результате этого процесса возникают пары гамма-фотонов, летящие в противоположных направлениях. Детекторы томографа улавливают их и строят изображение. Главным недостатком метода является так называемое комптоновское рассеяние: фотоны, сталкиваясь с тканями, отклоняются от своего пути, что создает «шум» и делает изображение нечетким, из-за чего можно пропустить небольшую опухоль.
Долгое время в научном сообществе считалось, что при рассеянии разрушается квантовая запутанность — особая связь между парами фотонов, которую Альберт Эйнштейн скептически называл «жутким дальнодействием». Предполагалось, что на основе этого свойства можно создать фильтр, который будет отсеивать «шумные» сигналы, сохранив только «чистые». Однако эксперимент российских физиков показал, что это убеждение ошибочно. На своей уникальной установке они доказали, что квантовая запутанность фотонов сохраняется даже после их столкновения и изменения траектории. Почти одновременно к аналогичным выводам пришла и группа ученых из Йоркского университета в Великобритании, что подтверждает фундаментальность открытия.
Это открытие полностью меняет парадигму. Оказалось, что рассеянные фотоны, которые ранее считались бесполезным «мусором» и отфильтровывались, на самом деле несут ценнейшую информацию о своем происхождении. Новый подход предполагает не отбрасывать эти данные, а использовать их. С помощью нейросетей и сложных алгоритмов можно будет реконструировать траектории миллионов таких фотонов и строить на их основе сверхточные трехмерные модели опухолей. Это позволит не только обнаруживать болезнь на микроскопической стадии, но и значительно снизить дозу облучения для пациента, так как для получения качественного изображения потребуется меньше радиоактивного вещества. Хотя до появления таких аппаратов в клиниках может пройти 10–15 лет, исследование уже заложило основу для революции в медицинской визуализации.
