Група вчених НіТУ «МИСиС» під керівництвом доктора фізико-математичних наук, член-кор. РАН Юхима Хазанова (Інститут прикладної фізики РАН) працює над створенням способу діагностики онкологічних захворювань за допомогою лазерних технологій, а також над створенням компонентної бази для лазерно-плазмового прискорювача протонів, одним з додатків якого є терапія раку.
Робота ведеться на базі нової лабораторії НіТУ «МІСіC» «Фізичні методи, акустооптичні і лазерна апаратура для задач діагностики і терапії онкологічних захворювань». Лабораторія відкрита в рамках реалізації програми підвищення конкурентоспроможності університету, за підсумками конкурсу, проведеного Міжнародним науковим радою університету. Фінансування на два роки склало 60 млн рублів.
Сьогодні найбільш ефективним методом лікування онкологічних захворювань є опромінення злоякісних новоутворень за допомогою протонного прискорювача частинок. Ця технологія довела свою ефективність: у США і Японії функціонують близько 20 центрів, які застосовують цю технологію. Однак протонний прискорювач - це величезна споруда, як правило, не менше 30 метрів в діаметрі, яке вимагає відповідного захисту від випромінювання і вельми дорого в обслуговуванні. У цьому сенсі лазерно-плазмовий прискорювач істотно компактніше і недороге (як мінімум, в 10 разів) пристрій. На сьогоднішній день їх не використовують ні в одній лікарні світу, оскільки параметри навіть найкращих укорітелей ще не досягли вимог, що пред'являються центрами протонної терапії раку.
Протони і іони легких матеріалів, таких, як вуглець або літій, мають унікальну властивість: проходячи через тканини людини, вони поглинаються не по мірі проникнення всередину биоткани, а на фіксованій глибині, що дозволяє лікувати сьогодні навіть найглибші пухлини. Головна особливість таких часток - це їх велика енергія: частинки з енергією 200 мега електронвольт (200 МеВ) поглинаються на глибині 30 см, що дозволяє опромінювати найприхованіші новоутворення. До недавнього часу такий рівень напруги був доступний тільки на дорогих і гігантських протонних прискорювачах.
«Вже сьогодні відомі рекорди близько 50 МеВ, які отримані в лазерно-плазмових прискорювачах - і це не межа, - пояснив професор Юхим Хазанов. - У той же час, не всі пухлини знаходяться на максимальній глибині, для лікування багатьох з них цілком достатньо і нинішніх досягнутих на лазерах рівнів енергії протонів ».
Крім великої енергії частинок для ефективної боротьби з онкологією важлива також частота роботи лазера. Сьогодні лазер необхідної потужності генерує імпульс раз в півгодини, що, очевидно, буде незручно як для пацієнтів, так і для лікарень.
«На нашу думку, частоту роботи лазера можна збільшити до одного імпульсу в 5 хвилин, а згодом і до декількох імпульсів в секунду», - додав професор Хазанов.
Ще один напрямок досліджень наукової групи НіТУ «МИСиС» - робота над тим, щоб зробити лазерне випромінювання більш стабільним, якісним і частим. У протонного прискорювача частинок напрямок опромінення завжди строго визначено, у лазерно-плазмового є якийсь розкид, мова йде про частку градуса, але коли мова йде про опромінення людини, - це істотно.
Вчені новоствореної лабораторії працюють в тісній співпраці з НТУЦ акустооптика НіТУ «МИСиС» та Інститутом прикладної фізики РАН (Нижній Новгород), в якому був розроблений і побудований один з найпотужніших в світі лазерів (5-й на момент створення). Акустооптіческіе методи управління амплітудами і фазами ультракоротких лазерних імпульсів в даний час представляються найбільш перспективними. Вперше в Росії дисперсійні акустооптичні лінії затримки, які здійснюють управління формою лазерних імпульсів, були створені в НТУЦ акустооптика НіТУ «МИСиС». Використовуючи спільний комплекс обладнання, вже сьогодні дослідники розробляють нові акустооптичні прилади, за допомогою яких планується вирішити вищеописані завдання. Зокрема, конструюються і виготовляються пристрої розширення спектра випромінювання та управління ім. Ефективність рішень буде вивчена в Нижньому Новгороді.
Робота нової лабораторії НіТУ «МИСиС» в області високоточної діагностики онкологічних захворювань із застосуванням оригінальних адаптивних гіперспектральних акустооптичних систем проводиться під керівництвом доктора медичних наук, професора А.Ю. Абросимова в співдружності з ендокринологічного науковим центром МОЗ Росії (м.Москва) і Біологічним факультетом МДУ ім. М.В. Ломоносова. Діагностика пухлин, здійснювана на різних етапах обстеження і лікування пацієнтів, пов'язана з низкою труднощів, які виникають, як правило, при встановленні інкапсульованих пухлин, що мають фолікулярну будову. Існуючі критерії діагностики, засновані на особливостях морфологічної будови ядер пухлинних клітин і наявності ознак інвазивного росту, не завжди настільки очевидні, щоб вважати пухлина однозначно доброякісної або однозначно злоякісної. Останні роки в зарубіжній літературі представлені дані про високу ефективність нового методу диференціальної діагностики доброякісних і злоякісних пухлин з використанням інтраопераційної лазерної флуоресцентної спектроскопії.
НіТУ «МИСиС» (НТУЦ акустооптика) займає лідируючі позиції в країні в частині розробок гіперспектральних акустооптичних систем зображень для виявлення і розпізнавання об'єктів в реальному масштабі часу для задач астрофізики і в космічних дослідженнях. Сьогодні в лабораторії розроблений новий тип гіперспектральних акустооптичні системи зображень, що дозволяє проводити дослідження гістологічних зрізів тканин на внутрішньоклітинному рівні. Ведуться дослідження в області адаптивних акустооптичних методів підвищення контрасту дрібномасштабних деталей зображень мазків біопсії і зрізів тканин, які є значущими для диференціальної діагностики пухлинних захворювань.
- Зовнішня прес-служба НіТУ «МИСиС»