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-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

Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика