- Научные направления
- Решения для бизнеса
- Спецпроекты
- Ученые
- Мнения
- События
- Для ученых
- Потенциал
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-2017», Москва, ВВЦ, 20-23 мая 2017 г.
· X Международная специализированная выставка лазерной оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», Москва, Экспоцентр, 16-19 марта 2017 г.
· VIII Международный салон «Комплексная безопасность-2018», Москва, ВВЦ, 19-22 мая 2018 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.
2014 | 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 | Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism |
2014 | K.B. Yushkov, V.Ya. Molchanov, P.V. Belousov, A.Yu. Abrosimov | Contrast enhancement in microscopy of human thyroid tumors by means of acousto-optic adaptive spatial filtering | Journal of Biomedical Optics |
2014 | S.Yu. Mironov, V.N. Ginzburg, Е.I. Gacheva, D.E. Silin, A.A. Kochetkov, Yu.A. Mamaev, A.A. Shaykin, E.A. Khazanov and G.A. Mourou | Use of polyethylene terephthalate for temporal recompression of intense femtosecond laser pulses | Laser Physics Letters |
2014 | N.F. Naumenko | Advanced numerical technique for analysis of surface and bulk acoustic waves in resonators using periodic metal gratings | Journal of Applied Physics |
2014 | N.F. Naumenko | Optimal orientations of LiTaO3 for application in plate mode resonators | Journal of Applied Physics |
2014 | S.N. Mantsevich, V.I. Balakshy, V.Ya. Molchanov, K.B. Yushkov | Influence of acoustic anisotropy in paratellurite on quasicollinear acousto-optic interaction | Ultrasonics |
2014 | A.L. Shuvalov | Bulk longitudinal wave reflection/transmission in periodic piezoelectric structures with metallized interfaces | Ultrasonics |
2015 | N.F. Naumenko
V.Ya. Molchanov S.I. Chizhikov K.B. Yushkov | Anisotropic diffraction of bulk acoustic wave beams in lithium niobate | Ultrasonics |
2015 | N.F. Naumenko | Dispersion of lamb waves under a periodic metal grating in aluminum nitride plates | IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control |
2015 | A.A. Kutsenko, A.L. Shuvalov, O. Poncelet and 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 | K.B. Yushkov, V.Ya. Molchanov | Acousto-optic filters with arbitrary spectral transmission | Optics Communications |
2015 | S. Tretiakov, A. Kolesnikov, I. Kaplunov, R. Grechishkin, K. Yushkov, E. Shmeleva | Thermal imaging and conoscopic studies of working acoustooptical devices on the base of paratellurite | International Journal of Thermophysics |
2015 | I.A. Kaplunov,
R.M. Grechishkin, A.I. Kolesnikov | Magneto-optical imaging and analysis of magnetic field micro-distributions with the aid of biased indicator films | Journal of Crystal Growth |
2015 | Н.В. Диденко,
А.В. Конященко, П.В. Кострюков, Л.Л. Лосев, В.С. Пазюк, С.Ю. Теняков, В.Я. Молчанов, С.И. Чижиков, К.Б. Юшков | 40-fs hydrogen Raman laser | Квантовая электроника |
2015 | В.И. Балакший, А.С. Волошин, В.Я. Молчанов | Анизотропная дифракция света в кристаллах с большим сносом акустической энергии | Оптика и спектроскопия |
2015 | С.П. Аникин, В.Ф. Есипов, В.Я. Молчанов, А.М. Татарников, К.Б. Юшков | Акустооптический спектрометр изображений для астрофизических измерений | Оптика и Спектроскопия |
2015 | K.B. Yushkov, S.P. Anikin, S.I. Chizhikov, V.F. Esipov, A.I. Kolesnikov, O.Yu. Makarov, V.Ya. Molchanov, S.A. Potanin and A.M. Tatarnikov | Recent Advances in Acousto-optic Instrumentation for Astronomy | Acta Physica Polonica A |
2015 | S. Tretiakov, R. Grechishkin, A. Kolesnikov, I. Kaplunov, K. Yushkov, V. Molchanov and B.B.J. Linde | Characterization of temperature field distribution in large-size paratellurite crystals applied in acousto-optic devices | Acta Physica Polonica A |
2015 | A.I. Kolesnikov, S.A. Tretiakov, R.M. Grechishkin, K.A. Morozova, K.B. Yushkov, V.Ya. Molchanov and 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 | A.V. Ovchinnikov, O.V. Chefonov, V.Ya. Molchanov, K.B. Yushkov, C. Vicario, C. Hauri | Generation of frequency-tunable pulsed terahertz radiation from a Cr:forsterite laser with an acousto-optic control of the temporal pulse profile | Quantum Electronics |
2015 | V.Ya. Molchanov
K.B. Yushkov | A compact acousto-opic hyperspectral polarimeter fo near-infrared imaging | Optics Express |
2015 | А.Ю. Абросимов,
Н.Ю. Двинских, А.В. Сидорин | Cells of Benign and Borderline Thyroid Tumor Express Malignancy Markers. | Бюллетень эксперименталь¬ной биологии и медицины |
2016 | К.Б. Юшков,
В.Я. Молчанов | 70 GHz arbitrary modulation of chirped laser pulses by means of acousto-optics | Optics Letters |
2016 | А.Н. Даринский | Finite element analysis of the Rayleigh wave scattering in isotropic bi-material wedge structures | Ultrasonics |
2016 | Е.А. Хазанов,
К.Б. Юшков, А.И. Чижиков, В.Я. Молчанов | Rectangular laser pulse train profiling and temporal noise filtering by acousto-optical method | Optics Express |
2016 | А.Н. Даринский | Numerical simulation of surface acoustic wave transmission in composite | Ultrasonics |
2016 | К.Б. Юшков,
В.Я. Молчанов, Ж.-К. Кастелик | Double acousto-optic deflector system for increased scanning range of laser beams | Ultrasonics |
2016 | Р.М. Гречишкин | Magneto-optical imaging and analysis of magnetic field micro-distributions with the aid of biased indicator films | Journal of Applied Physics |
2016 | Абросимов А.Ю. | Мутации промотора теломеразной обратной транскриптазы (TERT) в опухолях эндокринной системы человека: биологическое и прогностическое значение | Архив патологии |
2017 | V.Ya. Molchanov,
K.B. Yushkov | Acoustic field structure simulation in quasi-collinear acousto-optic cells with ultrasound beam reflection | Ultrasonics |
2017 | V.Ya. Molchanov,
K.B. Yushkov | Hyperspectral imaging acousto-optic system with spatial filtering for optical phase visualization | Journal of Biomedical Optics |
2017 | K.B. Yushkov,
V.Ya. Molchanov | Acousto-optic replication of ultrashort laser pulses | Phys. Rev. A |
2017 | K.B. Yushkov,
S.P. Anikin, S.N. Mantsevich, V.Ya. Molchanov | Compact acousto-optic imaging spectropolarimeter for mineralogical investigations in the near infrared | Optics Express |
2017 | A.N. Darinskii | FE analysis of surface acoustic wave transmission in composite piezoelectric wedge structures | Ultrasonics |
2017 | A.N. Darinskii | Surface acoustic wave electric field effect on acoustic streaming: Numerical analysis | J. Appl. Phys. |
2018 | A.N. Darinskii | Phonon interference control of atomic-scale metamirrors, meta-absorbers, and heat transfer through crystal interfaces | Phys. Rev. B. |
2018 | K.B. Yushkov
A.I. Chizhikov, O.Yu. Makarov, V.Ya. Molchanov | Laser-ultrasonic temperature mapping of an acousto-optic dispersive delay line | NDT & E International |
2018 | S.I. Chizhikov | On the mechanism of pulsed laser ablation of phthalocyanine nanoparticles in an aqueous medium | Laser Physics Letters |
2018 | N.F. Naumenko | Multilayered structures using thin plates of LiTaO3 for acoustic wave resonators with high quality factor | Ultrasonics |
2018 | V.Ya. Molchanov
K.B. Yushkov | Interference of phase-shifted chirped laser pulses for secure free-space optical communications | Applied Optics |