В СПбПУ создали мультисенсорный зонд для медицины и промышленности
Разработка объединяет оптическую визуализацию ткани и измерение физических параметров в одном волокне, что повысит точность диагностики опухолей, сообщили в вузе.
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали мультисенсорную платформу на основе оптической когерентной томографии (ОКТ). Волоконный зонд толщиной с волос строит изображение ткани и одновременно измеряет ее упругость, температуру, показатель преломления и давление, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
«Оптическая когерентная томография — это оптический аналог УЗИ: вместо звука в ней используется инфракрасный свет, а глубину, на которой произошло отражение, мы определяем, измеряя отраженный спектр излучения. Глубина обзора меньше, чем у ультразвука, несколько миллиметров, зато различимы детали размером в несколько микрометров. Для доставки инфракрасного света к исследуемой ткани используется оптическое волокно толщиной около человеческого волоса. В этом же волокне мы разместили датчики температуры, давления и показателя преломления, что позволит лучше различать больные и здоровые ткани», — рассказывает руководитель проекта, доктор физико-математических наук, профессор Высшей школы прикладной физики и космических технологий СПбПУ Николай Ушаков.
Сегодня врачу-эндоскописту приходится выбирать между приборами: один дает картинку, другой — физические параметры. А именно их сочетание критично при диагностике опухолей, сосудистых бляшек и во время операций. Использование двух инструментов снижает точность и повышает травматичность. Петербургские ученые объединили все в одно волокно.
Кроме того, они научились опрашивать несколько зондов одним модулем — как в фазированных антенных решетках. Это позволяет программно собирать изображение из разных точек и получать 3D-картину без механического движения.
Система различает неоднородности размером 20 мкм поперек и 7 мкм вглубь, такая чувствительность ловит малейшие изменения свойств ткани на ранних стадиях.
Испытания провели на искусственных моделях из желатина и альбумина, имитирующих стенку пищевода, дыхательных путей и кожу. Ученые проверили визуализацию, упругость и проникновение жидкостей. Это открывает путь к контролю доставки лекарств — ОКТ в комбинации с датчиком показателя преломления позволила одновременно следить, как вода и глицерин впитываются в образец.
Планы развития и серийный выпуск
Разработка применима и в промышленности: точность измерения толщины пленок — несколько нанометров, разрешение — лучше 1 мкм. Это нужно для неразрушающего контроля полупроводников и волоконной оптики.
«В России пока нет серийных ОКТ-систем, все исследования делают на западных приборах, — отметил Ушаков. — Наша новизна — в интеграции зондов с датчиками и в возможности опрашивать несколько зондов одним устройством. Прототип собран из стандартных телеком-компонентов и воспроизводим в любой лаборатории».
Коллектив также предложил метод подавления паразитных отражений с помощью квантово-вдохновленной интерферометрии. В планах — бесконтактная эластография, улучшение разрешения до 1-2 мкм и создание зонда без движущихся частей. Главная цель — запустить серийное производство ОКТ-систем в России.
Источник: ТАСС (Информационное агентство России)
