Уникальный прибор сконструировали физики из Международного научно-учебного лазерного центра МГУ им.М.В.Ломоносова. Он называется лазерный оптико-акустический томограф, а применять его будут для обследования новообразований в молочных железах. Прибор излучением одной длины волны помогает найти в груди пациентки неоднородность размером со спичечную головку, а другой - определить, доброкачественное это новообразование или нет. При поразительной точности метода процедура совершенно безболезненна и занимает всего несколько минут. Работу авторам удалось осуществить благодаря поддержке РФФИ, высоко оценившего этот инновационый проект. А создать прототип томографа ученым помогли коллеги из НПП "Антарес".
В основе прибора - сразу два метода. Образно говоря, лазер заставляет опухоль петь, а акустический микроскоп по звуку находит и определяет по тембру звучания ее природу. Чтобы реализовать этот принцип "в металле", то есть перейти от идеи к прототипу, авторам пришлось разработать не только конструкцию томографа, но и соответствующее программное обеспечение. Оно позволяет получить оптическое изображение опухоли, скрытой на глубине до 7 см и точно найти ее местонахождение.
Сначала в игру вступает лазер, который умеет генерировать излучение на двух длинах волн в ближнем инфракрасном диапазоне - разумеется, последовательно. Сначала лучом одной длины волны оператор сканирует грудь пациентки - пока это поиск неоднородностей ткани. В месте облучения ткань чуть-чуть нагревается - буквально на доли градуса, а от нагревания - расширяется. Поскольку время импульса - доли микросекунды, то и расширение это тоже происходит быстро. А, увеличиваясь в объеме, ткань издает слабый акустический сигнал - тихонько пищит. Разумеется, уловить писк можно только с помощью высокочувствительного приемника и усилителей. Все это в новом томографе тоже есть.
Поскольку в опухоли больше кровеносных сосудов, то нагревается она сильнее, чем нормальная ткань, и ультразвуковой сигнал при нагревании генерирует с другими параметрами. Значит, "просвечивая" и "прослушивая" грудь со всех сторон, можно найти источник "неправильного" акустического сигнала и определить его границы.
Следующий этап - диагностика новообразования. Она основана на том факте, что кровоснабжение опухоли тоже отличается от нормы: в злокачественной опухоли кислорода в крови меньше, чем в доброкачественной. А поскольку спектры поглощения крови зависят от содержания в ней кислорода, то это и дает возможность определить характер новообразования. Причем неинвазивно - а значит, и безболезненно, и быстро, и безопасно. Для этого исследователи предложили использовать лазерное ИК излучение уже с другой длиной волны.
В результате, обработав полученные акустические сигналы, оператор в режиме реального времени сможет получить на экране прибора изображение размером 5х5 см опухоли размером от 2-3 мм на глубине до 7 см и выяснить, доброкачественная она или нет. "Пока есть только действующий макет установки, - рассказывает руководитель проекта доктор физико-математических наук Александр Карабутов. - Мы планируем, что скоро будет готов и прототип нашего лазерно-акустического томографа, который мы надеемся подготовить к испытаниям в клинике уже к концу следующего года. В клинике этот прибор очень ждут".