Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка волоконно-оптических инструментов для спектроскопической диагностики, фотодинамической терапии и лазерной гипертермии новообразований головного и спинного мозга. Разработка новых технологий диагностики и лечения заболеваний мозга с применением разрабатываемых инструментов

Номер контракта: 14.604.21.0014

Руководитель: Савельева Татьяна Александровна

Должность: Научный сотрудник

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
флуоресцентная диагностика, фотодинамическая терапия, лазерная гипертермия, измеритель обратно-рассеянного излучения, устройство для биопсии головного и спинного мозга со спектроскопическим контролем

Цель проекта:
Задача: Увеличение эффективности диагностики и терапии онкологических заболеваний головного мозга. Цель: Обеспечить одновременное проведение непрерывного спектроскопического контроля и стереотаксической биопсии опухолей головного мозга без нарушения стандартного алгоритма данной операции и без удлинения процедуры в целом. Обеспечить измерение мощности интенсивности лазерного излучения и анализ состояния облучающего конца оптического волокна во время проведения внутритканевых процедур.

Основные планируемые результаты проекта:
Математическая модель для расчета мощности излучения, выходящего на углах изгиба оптического волокна;
Программное обеспечение для моделирования распространения лазерного излучения в изогнутом оптическом волокне;
Макет устройства для мониторинга интенсивности лазерного излучения во время проведения внутритканевых процедур гипертермии и фотодинамической терапии.
Макет устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга.
Результаты исследований изменения оптических параметров мозговой ткани во время облучения.
Результаты исследований накопления фотосенсибилизатора в модели мозговой ткани с использованием изготовленного макета устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга.
Протокол контроля состояния биологической ткани во время внутритканевого облучения;
Протокол процедуры биопсии новообразований головного мозга, совмещенной с лазерным спектроскопическим контролем

1. Макет устройства для мониторинга интенсивности лазерного излучения во время проведения внутритканевых процедур гипертермии и фотодинамической терапии позволяет измерять изменение мощностей лазерного излучения от 100мВт до 4Вт для видимого и ближнего ИК диапазона 400нм-1000нм. Макет устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга позволяет измерять спектр флуоресценции в видимом и ближнем ИК диапазоне 400нм-1000нм.
2. Для проведения исследования накопления фотосенсибилизатора в модели мозговой ткани впервые было применено устройство позволяющее проводить стереотаксическую биопсию совместно со спектроскопическим анализом. Были получены оригинальные экспериментальные данные изменения оптических параметров мозговой ткани во время облучения.



Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Макет устройства служит для одновременного проведения непрерывного спектроскопического контроля и стереотаксической биопсии новообразований головного мозга
Состав макета:
1. игла для биопсии с интегрированным оптоволоконным устройством для проведения спектроскопических измерений;
2. бокс для хранения и стерилизации иглы для биопсии;
3. Технические характеристики макета:
3.1. диаметр трубок, служащих для забора биоптата, не должен превышать 2 мм;
3.2. длина трубок, служащих для забора биоптата, не должна превышать 40 см;
3.3. трубки должны быть изготовлены из стали для медицинского применения;
3.4. оптические волокна должны быть оптически прозрачны в области от 500-900нм;
3.5. устройство должно работать при мощностях лазерного излучения до 4 Вт;
3.6. длина оптических волокон более 1.5м;
3.7. тип соединения оптических волокон со спектрометром и источником лазерного излучения SMA-905;
3.8. время непрерывной работы не менее 60мин;
3.9. вес не более 500г

Макет устройства служит для измерения мощности лазерного излучения выходящего на противоположных сторонах изгиба оптического волокна.
Состав макета:
1. для приема лазерного излучения, выходящего с различных сторон изгиба оптического волокна
2. Устройство для измерения интенсивности лазерного излучения
3. Технические характеристики макета:
3.1. возможность работы с диапазоном длин волн от 400-900нм;
3.2. тип соединения приемных оптических волокон с устройством для измерения интенсивности лазерного излучения SMA-905;
3.3. время непрерывной работы не менее 60мин;
3.4. вес не более 500 г.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые устройства будут применяться во флуоресцентной диагностике и лазерной терапии новообразований головного и спинного мозга.
Устройство для проведения непрерывного спектроскопического контроля может применяться при процедурах стереотаксической биопсии головного мозга..
Устройство для мониторинга интенсивности лазерного излучения будет применяться во время проведения внутритканевых процедур гипертермии и фотодинамической терапии. Данное устройство позволяет использовать обычное оптическое волокно, применяемое для внутритканевого облучения. Позволяет оценивать изменение оптических и тепловых параметров биологических тканей во время их облучения, физически не влияет на облучающее окно.
Основными результатами работ являются новые медицинские устройства, объединяющие в себе методы классической медицины и современные методы флуоресцентной диагностики. За счет этого эффективность проведения процедуры стереотаксической биопсии повысится более чем на 10%, что является основным критерием эффективности его применения в диагностических целях. Применение разрабатываемого устройства позволит уточнять степень прорастания опухоли в нормальные ткани головного мозга и корректировать данные для дальнейшего назначения операционного удаления опухоли, что повышает результативность хирургического вмешательства и повысит в дальнейшем качество жизни пациента.

Текущие результаты проекта:
Разработана математическая модель для расчета мощности излучения, выходящего на углах изгиба оптического волокна;
Разработано программное обеспечение для моделирования распространения лазерного излучения в изогнутом оптическом волокне;
Изготовлен макет устройства для мониторинга интенсивности лазерного излучения во время проведения внутритканевых процедур гипертермии и фотодинамической терапии.
Изготовлен макет устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга.
Проведены исследования изменения оптических параметров мозговой ткани во время облучения.
Проведены исследования накопления фотосенсибилизатора в модели мозговой ткани с использованием изготовленного макета устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга.
Проведены измерения мощности лазерного излучения, выходящего с различных сторон изгиба оптического волокна.
Проведено сопоставление результатов исследовательских испытаний с результатами теоретического моделирования.
1. Макет устройства для мониторинга интенсивности лазерного излучения во время проведения внутритканевых процедур гипертермии и фотодинамической терапии позволяет измерять изменение мощностей лазерного излучения от 100мВт до 4Вт для видимого и ближнего ИК диапазона 400нм-1000нм. Макет устройства для проведения непрерывного спектроскопического контроля при биопсии новообразований головного и спинного мозга позволяет измерять спектр флуоресценции в видимом и ближнем ИК диапазоне 400нм-1000нм.
2. Для проведения исследования накопления фотосенсибилизатора в модели мозговой ткани впервые было применено устройство позволяющее проводить стереотаксическую биопсию совместно со спектроскопическим анализом. Были получены оригинальные экспериментальные данные изменения оптических параметров мозговой ткани во время облучения.