ИНСТРУМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ПРОФИЛИРОВАННОГО САПФИРА ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ ОПУХОЛЕЙ И.А.Шикунова, В.Н.Курлов, В.Б.Лощенов

ИНСТРУМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ПРОФИЛИРОВАННОГО САПФИРА
ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ ОПУХОЛЕЙ
И.А.Шикунова, В.Н.Курлов, В.Б.Лощенов1
ФГБУН Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН), Черноголовка
1
ФГБУН Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИФТТ РАН),
Москва
E-mail: sh_irina@issp.ac.ru
Институт физики твердого тела РАН совместно с Институтом общей физики
им. А.М. Прохорова РАН разрабатывают новый класс медицинских лазерно-волоконных приборов
и инструментов с применением сапфировых оптических элементов уникальных форм. Авторами
разработана оригинальная методика получения кристаллов сапфира требуемого профиля,
которая, в том числе, позволяет получать тонкие капиллярные каналы диаметром менее 600 мкм
в объеме кристаллов сапфира; каналы используются для размещения кварцевых волокон для
облучения и захвата оптического излучения для экспресс анализа состояния биоткани.
Сапфировые игловые капилляры используются как главный элемент
лазерных световодных облучателей при лечении интерстициально опухолей
для целого ряда локализаций (печени, простаты, щитовидной железы и др.)
методами фотодинамической терапии, гипертермии, коагуляции, рис.1.
Для облучения подкожных и глубоколежащих образований требуются
особые световоды, способные при общем нагреве выдерживать длительный
контакт со средой организма и продуктами фототермического разложения
без изменения качества и геометрии пучка [1].
а
б
Рис.1 Сапфировая игла для внутритканевого облучения простаты (а);
фотодинамическая терапия простаты облучателями с сапфировыми иглами
на позиционирующем оборудовании для брахитерапии, МНИОИ
им. П.А. Герцена (б)
Разработаны новые световоды внутритканевой доставки непрерывного
лазерного излучения, основанные на тонких кварцевых световодах,
помещенных в сапфировые игловые капилляры [2]. Возможность
формирования различной геометрии торца иглы и очень малого радиуса
закругления сапфирового острия (до 25 нм) позволяет формировать
необходимые световые поля для разных задач и типов ткани (печень,
простата и т.д.). Получены открытые и закрытые оптические сапфировые
иглы (dвн=1,2мм, dкан=0,5мм), которые имеют высокую прочность, могут
вводиться самостоятельно и допускают любые способы стерилизации без
ухудшения геометрии острия, дают возможность проведения разных типов
воздействия и адаптированы к стандартному набору инструментов.
Инструменты для тотального удаления опухолей под контролем
флуоресцентной диагностики.
По авторской методике выращены кристаллы с несколькими каналами,
часть из которых используется для размещения волокон спектрометрической
системы. Это позволяет одновременно с воздействием проводить
флуоресцентную диагностику состояния ткани в окрестности рабочего конца
инструмента. Помимо диагностики злокачественности клеток есть
возможность использовать фотохимический, гипертермический, вторичный
электромагнитный и другие эффекты для деструкции раковых клеток.
Так, разработан скальпель с сапфировым лезвием с оригинальным
размещением рабочих концов волокон в теле лезвия вблизи режущей кромки
с возможностью концентрации излучения для коагуляции сосудов, а также
захвата оптического сигнала от клеток резецируемой ткани [3]. Последнее
позволяет хирургу отличать раковую ткань от нормальной непосредственно в
процессе операции. Точность позволяет диагностировать злокачественные
изменения порядка толщины клеточного слоя.
Для хирургии опухолей головного мозга разработан сапфировый
многоканальный коагулятор-аспиратор с одновременной флуоресцентной
диагностикой.
а
б
Рис.2 Сапфировый зонд коагулятора-аспиратора (а), удаление опухоли с
флуоресцентной диагностикой, МОНИКИ им. М.Ф.Владимирского (б)
Система на основе сапфирового зонда проводит одновременную
лазерную коагуляцию для гемостаза, аспирацию опухоли через сквозной
канал сапфирового зонда, а также производит локальные оптические
измерения свойств мозговой ткани для более точного и полного удаления
опухолевой ткани [4], рис.2. Количественно оценивается концентрация
флуорофора в непрерывном режиме, даже в случае отсутствия прямой
видимости или при погруженном зонде.
Преимуществами
инструментов
на
основе
оптического
профилированного сапфира являются: объединение функций нескольких
необходимых для проведения операции устройств с количественными
оптическими он-лайн измерениями непосредственно по месту оперирования,
в том числе интерстициально; высокая надежность, уменьшение
травматичности операции и кровопотери, сокращение времени оперативного
вмешательства за счет одновременного выполнения удаления, демаркации
опухоли и остановки кровотечения. Применение инструментов позволит
повысить радикальность противоопухолевой терапии, что увеличивает
продолжительность жизни пациента после операции.
Библиографический список
1. Bown S.G. Phototherapy of Tumors/S.G.Bown.-World J Serg, 1983. – V. 7. – P.700-709.
2. Kurlov, V.N., Shikunova, I.A., Ryabova, A.V., Loschenov V.B. “Sapphire Smart Scalpel” AIP,
Laser Florence 2009. – 2010. – V. 1226. – P. 76-78.
3. Волков В.В., Лощёнов В.Б., Шикунова И. А., Курлов В. Н. “Сапфировые интродьюсеры
для лазерной внутритканевой фото- и термодеструкции” - Российский химический
журнал, № 5, 2013, сс. 48-55.
4. Киселев А.М., Есин И.В., Шикунова И.А., Курлов В.Н., Терещенко С.Г., Лапаева Л.Г.
“Комбинированная нейронавигация в хирургии злокачественных опухолей головного
мозга” - Альманах клинической медицины, 2011, № 25, сс. 58 – 63.
Сведения об авторах
Шикунова Ирина Алексеевна – к.ф.-м.н., дата рождения: 09.07.1977г
Курлов Владимир Николаевич – д.т.н., дата рождения: 22.05.1959г
Лощенов Виктор Борисович – д.ф.-м.н., профессор, дата рождения:
23.01.1953г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)