Паспорт проекта

Название проекта

Лаборатория "Физические методы, акустооптическая и лазерная аппаратура для задач диагностики и терапии онкологических заболеваний"

Руководители проекта

Член-корр. РАН, д.ф.-м.н Хазанов Ефим Аркадьевич

Задачи проекта

1.           Разработка и создание экспериментальной гиперспектральной акустооптической системы для исследования спектров флуоресценции микробиологических объектов.

2.           Исследование автофлуоресценции опухолевых тканей человека и разработка новых методов дифференциальной диагностики онкологических заболеваний.

3.           Теоретическое и экспериментальное исследование факторов, ограничивающих спектральное и пространственное разрешение гиперспектральных акустооптических систем.

4.           Разработка принципов дисперсионного акустооптического управления лазерным  и некогерентным оптическим излучением для формирования произвольных спектральных функций пропускания акустооптических фильтров и коррекции комплексных спектров фемтосекундного излучения.

5.           Создание и испытание лазерного драйвера фотокатодов с акустооптической системой управления лазерными импульсами для ускорителей электронов в системах позитронно-эмиссионной томографии.

6.           Модернизация технологии выращивания малодислокационных кристаллов парателлурита высокого оптического качества и с малым рассеянием, необходимых для создания нового поколения акустооптических приборов биомедицинского применения.

 

Уникальность проекта

Данный проект представляет уникальное сочетание современных разработок в области оптики и лазерной физики с применениями в биомедицинской области: онкологии.  Основной акцент проекта сделан на применение новых дисперсионных методов управления акустооптическими устройствами для контроля фемтосекундного лазерного излучения и гиперспектрального анализа изображений.

Актуальность проекта

Проект направлен на решение социально-значимой проблемы лечения онкологических заболеваний. Актуальность поставленных задач обусловлена направленностью на создание ключевых компонент нового поколения установок адронной терапии онкологических заболеваний, основанных на компактных лазерных источниках и ускорителях заряженных частиц высоких энергий. Также в проекте решается задача формулирования новых диагностических критериев при дифференциальной диагностике и определении злокачественности опухолей человека. 

Оборудование

·       Фемтосекундный лазер Femtosource Synergy (Femtolasers, Австрия).

·       Фемтосекундный автокоррелятор  Femtometer (Femtolasers, Австрия).

·       Усилитель регенеративный RAP-2000 (Авеста-проект, Россия).

·       Система диагностики ультракоротких лазерных импульсов MIIPSBox-640 (Biophotonic Solitions, США).

·       Генератор сигналов произвольной формы N8241A (Agilent, США).

·       Генератор сигналов произвольной формы 33622А (Keysight, США).

·       Оптический анализатор спектра 86142В (Agilent, США).

·       Аргоновый лазер 488 нм (Melles Griot, США).

·       Твердотельный лазер  532 нм (Laser Quantum, Великобритания).

·       ВЧ-усилители (Amplifier Research, США).

·       Анализатор спектра радиосигналов FSH3 (Rhode&Schwarz, Германия).

·       Измеритель мощности радиосигналов NRT-Z14 (Rhode&Schwarz, Германия).

·       Рентгеновский дифрактометр (Rigaku, Япония).

·       Автоматизированная установка для резки кристаллов и пластин APD2 (Logitech, Великобритания).

·       Шлифовально-полировальный оптический станок OLP 200/C (AKM, Германия).

·       Интерферометр OptoTL-60 (Оптико-технологическая лаборатория, Россия).

·       Ультразвуковая линия отмывки (Selecta, Испания).

·       Установка вакуумного напыления (Torr, США)

·       Установка термокомпрессионной сварки (Kulicke&Soffa, США).

·       Векторный анализатор цепей E5061A (Agilent, США).

·       Микроскоп медико-биологический Ti-E (Nikon, Япония).

·       Гиперспектральная система HSi-300 (Gooch & Housego, США).

·       Охлаждаемая ПЗС-Камера Alta U32 (Apogee Instruments, США).

·       Прецизионные оптические столы  (Thorlabs, США).

·       Оптическая станция (Thorlabs, США).


Патенты

·       Акустооптический коммутатор лазерных телекоммуникацион­ных каналов из массива N магистральных каналов в массив M магистральных каналов / Патент РФ на полезную модель RU 149705 U1 от 10.12.2014 (приоритет от 25.09.2014).


Мероприятия научного коллектива

·       VII Международный салон «Комплексная безопасность-2014», Москва, ВВЦ, 20-23 мая 2014 г.

·       X Международная специализированная выставка лазерной оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», Москва, Экспоцентр, 16-19 марта 2015 г.

·       VIII Международный салон «Комплексная безопасность-2015», Москва, ВВЦ, 19-22 мая 2015 г.

Партнёрство и сотрудничество

·       Университет Гданьска, Польша. Договор о научно-техническом сотрудничестве между Университетом Гданьска и НИТУ «МИСиС» на 2015-2017 гг. Исследования в области молекулярной акустики и фотодинамической терапии онкологических заболеваний.

·       Университет Валансьена, Франция. Договор о научно-техническом сотрудничестве между Университетом Валансьена и НИТУ «МИСиС» на 2016-2018 гг. Исследования в области оптики анизотропных сред и периодических структур на их основе.

·       Университет Бордо, Франция. Исследования в области акустики анизотропных сред и периодических структур на их основе.

·       АдлОптика ГмбХ, Германия. Разработка оптических систем для гиперспектрального анализа изображений в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне.

·       Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород. Управление параметрами лазерного излучения в сверхмощных системах ультракоротких импульсов для формирования диагностических и терапевтических потоков заряженных частиц.

·       Эндокринологический научный центр Минздрава РФ, г. Москва. Иммунологические и молекулярно-генетические исследования опухолей щитовидной железы человека для сопоставления разрабатываемых диагностических критериев с ранее существовавшими.

·       МГУ им. М.В.Ломоносова, г. Москва. Акустика сильно анизотропных сред; разработка оптических систем для гиперспектрального анализа изображений.


Научный коллектив лаборатории объединил усилия ведущих специалистов в области акустооптики и систем обработки изображений (НИТУ «МИСиС»), лазерной физики (ИПФ РАН, г. Нижний Новгород), онкологии (ЭНЦ РАМН, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова), кристаллофизики (ТвГУ, г. Тверь). В рамках реализации проекта был создан уникальный комплекс научно-исследовательской аппаратуры, позволяющий проводить исследования в области биомедицинской оптики. Основным направлением исследований лаб. ФМАОЛАЗДИТОЗ является применение современных оптических и лазерных технологий (таких как мощные ультракороткие лазерные импульсы, гиперспектральные методы анализа изображений, лазерная световая микроскопия) в задачах классификации опухолей человека (дифференциальная диагностика злокачественных и доброкачественных опухолей), а также их обнаружения лечения с использованием заряженных частиц высоких энергий (позитронно-эмиссионная томография, адронная терапия). Последние методы основаны на достижениях современных систем лазерного и формирования и ускорения пучков заряженных частиц.

1.           Создан экспериментальный прототип акустооптической гиперспектральной системы с возможностью пространственной фильтрации и оконтуривания изображений.

2.           Создан лазерный драйвер фотокатодов для инжекции электронов с акустооптической системой управления ультракороткими лазерными импульсами.

3.           Исследования в области акустики и оптики анизотропных срез позволили определить оптимальные конфигурации широкоапертурных и квазиколлинеарных акустооптических фильтров на основе монокристаллов парателлурита.

4.             Гиперспектральный анализ флуоресценции опухолевых тканей щитовидной железы.

5.           Разработаны методы формирования произвольных спектральных функций пропускания акустооптических фильтров.

·        Балакший В.И., Волошин А.С., Молчанов В.Я. Анизотропная дифракция света в кристаллах с большим сносом акустической энергии // Оптика и спектроскопия.– 2014, Т. 117, № 5, С. 827.

·        N.F. Naumenko. Dispersion of lamb waves under a periodic metal grating in aluminum nitride plates // IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control. – 2014, V. 61, N. 9, P. 1525.

·        N.F. Naumenko. Advanced numerical technique for analysis of surface and bulk acoustic waves in resonators using periodic metal gratings // Journal of Applied Physics.– 2015, V. 116, P. 104503.

·        S.Yu. Mironov, V.N. Ginzburg, Е.I. Gacheva, D.E. Silin, A.A. Kochetkov, Yu.A. Mamaev, A.A. Shaykin, E.A. Khazanov, G.A. Mourou. Use of polyethylene terephthalate for temporal recompression of intense femtosecond laser pulses // Laser Physics Letters.– 2015, V. 12, P. 025301.

·        P.V. Belousov, A.V. Bogolyubova,  Y.S. Kim, A.Y. Abrosimov et al. Serum Immunoproteomics Combined With Pathological Reassessment of Surgical Specimens Identifies TCP-1ζ Autoantibody As a Potential Biomarker in Thyroid Neoplasia // The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism.– 2015, DOI:  10.1210/jc.2014-4260.

·        K.B. Yushkov,  S.P. Anikin, S.I. Chizhikov et al.Recent Advances in Acousto-optic Instrumentation for Astronomy // Acta Physica Polonica A.– 2015, V. 127, № 1, P. 81.

·        A.I. Kolesnikov, S.A. Tretiakov,  R.M. Grechishkin, K.A. Morozova, K.B. Yushkov,  V.Ya. Molchanov, B.B.J. Linde. Characterization of temperature field distribution in large-sized crystals of acoustooptical tunable filters  // Acta Physica Polonica A.– 2015, V. 127, № 1, P. 84.

·        S. Tretiakov,  R. Grechishkin, A. Kolesnikov, I. Kaplunov,  K. Yushkov, V. Molchanov,  B.B.J. Linde. A study of optical uniformity of lithium niobate and paratellurite crystals by the method of conoscopy // Acta Physica Polonica A.– 2015, V. 127, № 1, P. 72.

·        A.A. Kutsenko, A.L. Shuvalov, O. Poncelet, A.N. Darinskii. Tunable effective constants of the one-dimensional piezoelectric phononic crystal with internal connected electrodes // Journal of the Acoustical Society of America.– 2015, V. 137, № 2, p. 606.

·        S.N. Mantsevich, V.I. Balakshy, V.Ya.Molchanov, K.B. Yushkov. Influence of acoustic anisotropy in paratellurite on quasicollinear acousto-optic interaction // Ultrasonics.– 2015, V. 63, P. 39.

·        N.F. Naumenko, S.I. Chizhikov, V.Ya.Molchanov, K.B. Yushkov. Anisotropic diffraction of bulk acoustic wave beams in lithium niobate // Ultrasonics.– 2015, V. 63, P. 126.

·        A.N. Darinskii,  A.L. Shuvalov,  O. Poncelet,  A.A. Kutsenko. Bulk longitudinal wave reflection/transmission in periodic piezoelectric structures with metallized interfaces// Ultrasonics.– 2015, V. 63, P. 118.

·        K.B. Yushkov, V.Ya.Molchanov. Acousto-optic filters with arbitrary spectral transmission // Optics Communications.– 2015, v. 355, P. 177.

N.F. Naumenko. Optimal orientations of  LiTaO3 for application in plate mode resonators // Journal of Applied Physics.– 2015, V. 118, P. 034505.

Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика