| Аннотация |
Проект направлен на разработку инновационного эндоскопического устройства, которое объединяет технологии “оптической биопсии” и терапии низкотемпературной атмосферной плазмой. Основная цель заключается в создании системы, способной проводить как диагностику, так и лечение онкологических заболеваний, в перспективе в режиме реального времени, что особенно актуально для эндоскопии желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). В текущих медицинских практиках для точной диагностики рака применяется ex vivo гистопатология, что приводит к задержкам начала терапии и требует сложных лабораторных процедур и практически не позволяет наблюдать течение болезни в динамике. Данный проект предлагает решение этой проблемы за счет внедрения in-vivo диагностики,
сопряжённой с возможностью терапевтического воздействия, позволяющей не только значительно увеличить исследуемую площадь и объём получаемых данных но и проводить точную идентификацию поражённого участка при повторном обследовании, минимизируя временные и экономические издержки, а также риски ошибок, связанных с анализом образцов вне организма.
Проект предусматривает создание нового типа эндоскопической системы, которая, помимо диагностики (включающей также применение методов машинного обучения), будет способна точно воздействовать на опухолевые клетки (с помощью лазерного излучения с контролем температуры и/или низкотемпературной плазмы), вызывая их апоптоз без чрезмерного нагрева и, следовательно, приводя к минимальным повреждениям здоровых тканей. Эта особенность позволит сократить побочные эффекты, избежать фиброза и повреждения сосудов, что крайне важно для улучшения качества жизни пациентов.
Проект представляет собой значительный шаг вперед в области “оптической биопсии” и эндоскопической терапии. Одной из основных научных задач является оптимизация процесса диагностики и лечения рака с помощью использования многомодового волокна с градиентным профилем преломления и эффекта керровской самочистки пучка. Благодаря этому эффекту устройство демонстрирует высокую устойчивость к внешним воздействиям на волокно, таким как изгибы или натяжения, что особенно актуально для эндоскопических приложений. Применение керровской самочистки позволяет преобразовать хаотичный спекл-пучок в стабильный гауссов пучок, что существенно улучшает качество визуализации и разрешение (до 0,66 мкм в поперечном и 3,1 мкм в продольном направлениях), приближая систему к микроскопической точности.
Интеграция технологий многофотонной флуоресценции и когерентных процессов на основе комбинационного рассеяния (например, КАРС) значительно расширяет диагностические возможности устройства, позволяя проводить спектроскопические исследования тканей и обнаруживать биомаркеры, характерные для разных стадий заболевания. Эта технология, наряду с возможностью генерации суперконтинуума в видимом и инфракрасном диапазонах, делает устройство универсальным инструментом как для диагностики, так и для последующего лечения.
Проект включает несколько этапов. Сначала необходимо выполнить проектирование и тестирование многомодовых волокон и лазеров с высокой частотой повторения для эндоскопической системы. Следующим шагом станет проверка устройства на биологических образцах, включая органоиды и ткани, пораженные раком, созданные в модельных, контролируемых условиях. Ожидается, что экспериментальная установка с возможностью точного контроля низкотемпературной плазмы позволит проводить локализованное воздействие на пораженные участки, что создаст основу для применения технологии в клинической практике.
Результатом проекта станет создание гибкой и высокоэффективной системы визуализации и терапии, способной закрепиться как стандарт в области диагностики и лечения заболеваний ЖКТ, в том числе онкологических заболеваний на ранних стадиях.
|
