Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и создание устройства флуоресцентной визуализации для контроля накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии

Номер контракта: 14.604.21.0027

Руководитель: Турчин Илья Викторович

Должность: Заведующий отделом ИПФ РАН

Организация: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
фотодинамическая терапия, флуоресцентная визуализация, регистрация флуоресценции фотосенсибилизатора, мониторинг процесса фотодинамической терапии

Цель проекта:
Проект направлен на решение задачи вывода на рынок новой научно-технической продукции для оценки накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии (ФДТ) в клинических условиях. Целью ПНИ является разработка, изготовление и апробация экспериментального устройства для оценки накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии. Данное устройство будет передано вместе с эскизной конструкторской и эксплуатационной документацией Индустриальному партнеру для последующего производства и вывода на рынок.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения ПНИ создан экспериментальный образец устройства, предназначенный для оценки накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии в клинических условиях. Устройство позволяет получать флуоресцентные изображения ткани и изображения объекта в рассеянном свете с использованием одной цифровой камеры. Создана программа управления, обработки и визуализации данных, которая позволяет контролировать накопление фотосенсибилизатора, а также отслеживать степень его выгорания в процессе ФДТ. Для данного устройства разработана эскизная конструкторская и эксплуатационная документации. В настоящее время разрабатываются методические рекомендации для врачей кабинетов и отделений ФДТ по использованию разработанной системы. Индустриальным партнером проведены маркетинговые исследования. После завершения проекта, согласно Договору между Участником конкурса и Индустриальным партнером о дальнейшем использовании результатов работы, разработанный комплект эскизной и рабочей документации и методические рекомендации для врачей будут переданы Индустриальному партнеру для последующей организации производства.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разработанная система будет применена для контроля накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии (ФДТ). Это позволит в дальнейшем при проведении более широких клинических исследований разработать четкие рекомендации для врачей по дозам и режимам лазерного воздействия и их контролю. Также разработанное устройство может быть использовано для диагностики онкологических заболеваний по накоплению фотосенсибилизатора (только поверхностные новообразования). Для этого потребуются дополнительные клинические исследования.
Существующие на данный момент на рынке комплексы для мониторинга процесса ФДТ имеют ряд значительных недостатков и не могут в полной мере удовлетворить клинические потребности, в частности, в них отсутствует система обратной связи во время проведения сеанса ФДТ. Разрабатываемое экспериментальное устройство для оценки накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии является оригинальным и позволит отображать процесс накопления фотосенсибилизатора и его выгорания во время светового воздействия и одновременно получать информацию о рассеянном свете и уровне флуоресценции с использованием одной камеры.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
После выполнения ПНИ планируется провести НИОКР, в результате которого будет создана новая продукция для диагностики и лечения онкологических заболеваний различных локализаций - лазерный комплекс с системой мониторинга ФДТ. Потенциальными потребителями лазерного комплекса являются частные и государственные клиники, работающие в области онкологии, онкодерматологии и хирургии.
Разработанный в ходе выполнения НИОКР лазерный комплекс может стать основой для создания отечественной лечебно-диагностической приборной базы и разработки новейших стандартов для лечения и диагностики онкологических заболеваний различных локализаций методом ФДТ с целью оснащения клинико-диагностических лабораторий, педиатрических медицинских учреждений, перинатальных центров, онкологических и гематологических клиник. Ожидаемыми социально-экономическими эффектами внедрения результатов проекта являются сохранение качества жизни и снижение стоимости лечения за счет оптимизации терапевтических подходов в ФДТ, связанной с контролем его терапевтической эффективности.

Текущие результаты проекта:
Разработана эскизная документация на устройство флуоресцентной визуализации для контроля накопления фотосенсибилизатора и мониторинга процесса фотодинамической терапии, в том числе схемы и чертежи устройства, описание программы автоматизации и обработки данных, проект инструкции по эксплуатации. Изготовленное согласно данной ЭКД устройство позволяет работать в четырех режимах: 1) режим live-mode для настройки фокусного расстояния, 2) режим получения флуоресцентных изображений, позволяющий в непрерывном циклическом режиме получать флуоресцентные изображения исследуемого объекта при возбуждении источниками 400 и(или) 660 нм, а также изображения в обратно-рассеянном свете, 3) режим ручного определения опухолевого очага, 4) режим мониторинга процесса ФДТ, в котором программа отслеживает положение выбранной (автоматически или вручную) области опухоли, отслеживает промежутки времени, в которые лазер находится в выключенном состоянии, в эти моменты времени производит вычисление средней интенсивности флуоресценции выбранной области, а также протоколирование результатов исследований. Для апробации устройства проведены эксперименты на модельных средах и предварительные клинические эксперименты. Для проведения клинических экспериментов предварительно было получено разрешение Этического комитета при ГБУЗ НО НООД. По результатам предварительных экспериментов выявлено, что устройство позволяет определять такие параметры как степень накопления фотосенсибилизатора в опухоли, степень фотобличинга (выгорания) фотосенсибилизатора и скорость фотобличинга (определяемую по кинетике фотобличинга при ее аппроксимации экспоненциальной функцией). Данные показатели предложены в качестве критериев эффективности проводимой ФДТ. Подана заявка на изобретение «Устройство для флуоресцентной диагностики и мониторинга фотодинамической терапии» № 2015119693 от 26.05.2015 г. , опубликованы 2 научные статьи в журналах Современные технологии в медицине (Scopus) и Laser Physics Letters (Scopus и WoS), результаты докладывались на российских и международных конференциях.