МИСиС: Диагностировать рак поможет лазер

Лазеры в медицине, Новости науки и техники Комментариев к записи МИСиС: Диагностировать рак поможет лазер нет

Ведущий научный сотрудник лаборатории НИТУ «МИСиС» Константин Юшков рассказывает, как и на каком оборудовании происходит сам процесс исследования и создание прототипа, а также описывает систему гиперспектрального анализа и лазерного исследования микроскопических препаратов и раскрывает её значение.

На базе новой лаборатории НИТУ «МИСиС» под руководством доктора физико-математических наук, член-корреспондента РАН Ефима Хазанова, Институт прикладной физики РАН, разрабатываются способы диагностики и терапии онкологических заболеваний с помощью лазерных технологий и создается компонентная база для лазерно-плазменного ускорителя протонов, одним из приложений которого является терапия рака.

Научный коллектив лаборатории объединил усилия ведущих специалистов в области акустооптики и систем обработки изображений (НИТУ «МИСиС»), лазерной физики (ИПФ РАН, г. Нижний Новгород), онкологии (ЭНЦ РАМН, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова), кристаллофизики (ТвГУ, г. Тверь). В рамках реализации проекта был создан уникальный комплекс научно-исследовательской аппаратуры, позволяющий проводить исследования в области биомедицинской оптики.

Своей основной целью лаборатория ставит создание новых акустооптических систем гиперспектральной лазерной флуоресцентной диагностики онкологических заболеваний и акустооптических приборов для фемтосекундных лазерных комплексов адронной терапии онкологических заболеваний. Данный проект представляет уникальное сочетание современных разработок в области оптики и лазерной физики с применениями в биомедицинской области (онкологии). Актуальность поставленных задач обусловлена направленностью на создание ключевых компонентов нового поколения установок адронной терапии онкологических заболеваний, основанных на компактных лазерных источниках и ускорителях заряженных частиц высоких энергий. Также в проекте решается задача формулирования новых диагностических критериев при дифференциальной диагностике и определении злокачественности опухолей человека.

Результаты, которые были достигнуты коллективом лаборатории:

1. Создан экспериментальный прототип акустооптической гиперспектральной системы с возможностью пространственной фильтрации и оконтуривания изображений.
2. Создан лазерный драйвер фотокатодов для инжекции электронов с акустооптической системой управления ультракороткими лазерными импульсами.
3. Исследования в области акустики и оптики анизотропных сред позволили определить оптимальные конфигурации широкоапертурных и квазиколлинеарных акустооптических фильтров на основе монокристаллов парателлурита.
4. Проведены гиперспектральные исследования флуоресцентного излучения опухолевых тканей щитовидной железы человека.
5. Разработаны методы формирования произвольных спектральных функций пропускания акустооптических фильтров.

 

Система гиперспектрального анализа и лазерного исследования микроскопических препаратов

Гиперспектральный анализ заключается в получении и массива изображений исследуемого объекта на различных длинах волн и последующем изучении спектральных особенностей различных фрагментов изображения. Основы технологии гиперспектрального анализа, называемые также спектрозональной съемкой, были разработаны для решения задач астрофизики, космических исследований и дистанционного зондирования Земли. В последние годы эти методы стали внедряться и в биомедицинских исследованиях, в частности в диагностика рака. Получаемый при гиперспектральном анализе объем информации об объекте существенно превосходит цветные изображения: спектральное разрешение современных гиперспектральных систем составляет несколько сот линий в видимом диапазоне спектра, в то время как цветная (RGB) камера выделяет только три широких спектральных диапазона (красный, зеленый и синий). Одним из физических приборов, позволяющих реализовать спектрометр изображений, являются перестраиваемые акустооптические фильтры.

Исследуемые образцы – препараты цитологических мазков и гистологических срезов опухолей человека на высокоточном моторизированном XY-столике микроскопа

Излучение красного лазера направляется в коллиматор, который позволяет по одномодовому оптоволокну передать освещение на объект

Флуоресцентные исследования образцов опухолевых тканей осуществляются при помощи лазерной системы эпифлуоресцентного освещения. На оптическом столе расположены два лазера: зеленый Nd:YAG-лазер с удвоением частоты на длину волны 532 нм и голубой Ar-лазер на длину волны 488 нм.

Излучение лазера через коллиматор заводится в поляризационно-сохраняющее одномодовое оптоволокно (слева), которое присоединяется к заднему порту микроскопа через специальный адаптер (справа)

В микроскопе для направления лазерного излучения на объект и фильтрации сигнала флуоресценции используются специальные светоделительные кубики с высококонтрастными светофильтрами (дихроичное зеркало + заграждающий фильтр) Semrock

Лазерное освещение попадает на объект – предметное стекло с нанесенным на него препаратом ткани – через тот же объектив, который и строит изображение на детекторе

Подробнее в источнике: https://geektimes.ru/company/misis/blog/261346/


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2016
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top