Заглянули в мозг и капилляры: российские учёные разработали уникальное изобретение для медицины
Исследователи из Нижегородского Института прикладной физики РАН разработали уникальную антенну, которая способна отслеживать кровоток в сосудах — как в крупных артериях, так и в мелких капиллярах. Это новшество существенно улучшает медицинскую диагностику, увеличивая ее точность как минимум в десять раз.
На сегодняшний день существуют методы визуализации, например, УЗИ, КТ и МРТ, и они активно применяются для диагностики патологий. Однако все они недостаточно информативны, и часто требуют вмешательства в организм, например, введения контрастного вещества. Между тем именно возможность посмотреть, как работает кровообращение в организме, позволяет понять степень его поражения. Особенно это важно при контроле за развитием сердечно-сосудистых и онкологических болезней, где каждый день имеет значение для жизни пациента.
Исследователи поставили перед собой задачу создать метод, позволяющий визуализировать сосуды без вмешательства в организм и с высокой степенью детализации. Для этого они использовали оптоакустическую томографию (ОАТ), интегрирующую оптические и ультразвуковые технологии. Лазерное облучение ткани вызывает тепловое расширение, в результате чего формируются ультразвуковые волны, фиксируемые антеннами и превращающиеся в изображения, отражающие динамику кровотока в реальном времени.
Уже существующие антенны имели свои ограничения в чувствительности, и ученые смогли разработать многоэлементную антенну на основе инновационного пьезополимерного материала, который более чувствителен к оптоакустическим сигналам. Им удалось создать сферу с 512 пьезоэлементами размером менее одного квадратного миллиметра, что стало мировым рекордом по плотности размещения антенн.
Экспериментальные работы подтвердили, что такое решение эффективно визуализирует как крупные сосуды, так и мелкие капилляры. Российские ученые также впервые получили возможность наблюдать за мозгом мыши через череп без инвазивных методов.
Павел Субочев, руководитель лаборатории ультразвуковой и оптико-акустической диагностики ИПФ РАН, отметил, что новая технология ОАТ приносит широкие возможности для практической медицины и фундаментальных исследований в биологии. Он подчеркнул, что теперь можно детально отслеживать оксигенацию и микроциркуляцию, что может привести к выявлению новых закономерностей.
Исследователи хотят расширить применение этой технологии для изучения нейродегенеративных процессов в головном мозге. По мнению независимых экспертов, данная разработка недостаточна для того, чтобы претендовать на Нобелевскую премию, однако ее признали уникальной и прорывной.
Тем не менее, у новой технологии существуют и определённые недостатки. Специалисты считают, что сложность в производстве 512-канальной электроники может затруднить её внедрение в жизнь. Кроме того, для создания антенны нужно закупать пленки за границей, поскольку в России таких материалов пока нет.
