Интервью с Александром Селюниным, руководителем проекта «Разработка систем оксигенации глубоких тканей методом диффузионной оптики во временном домене», получившего финансовую поддержку в конкурсе ОИЯИ
— Александр Сергеевич, как давно Вы работаете в ЛЯП ОИЯИ, каковы Ваши научные интересы?
Я работаю в ЛЯП ОИЯИ с сентября 2010 года, то есть как раз 15 лет. Мои научные интересы за это время менялись, я участвовал в разных проектах. Но в основном и моя работа, и работа нашего коллектива связана с фотодетекторами. Мы занимаемся разработкой детекторных систем с применением фотодетекторов, как давно используемых в науке фотоэлектронных умножителей, так и современных типов фотодетекторов, таких как кремниевые фотоумножители.
Первым проектом, над которым я работал, был эксперимент COMPASS, где мы участвовали в разработке и создании электромагнитного калориметра. В рамках следующего эксперимента, JUNO, мы занимались разработкой методики и техникой массового тестирования фотоэлектронных умножителей, для чего в Лаборатории ядерных проблем была создана темная комната.
Затем мы стали участниками нейтринного эксперимента DUNE, который будет проводиться в США на ускорителе в Fermilab. Для ближнего детектора эксперимента мы делали систему детектирования сцинтилляционного света в жидко-аргоновой время-проекционной камере. Проект длился достаточно долго: мы приступили к работе в 2017 году и семь лет участвовали в этом эксперименте.
— Расскажите, пожалуйста, о Вашем проекте, получившем грант.
Проект, который участвовал в грантовом конкурсе, начался со статьи, которая попала к нам на рецензию как экспертам в области кремниевых фотоумножителей: о применении кремниевых фотоумножителей в диффузионной оптике во временном домене. Эта область нас заинтересовала, потому что мы знакомы со всеми основными компонентами построения таких систем.
В медицине с помощью света красного и инфракрасного диапазона можно «просвечивать» ткани человека. Такой свет способен проникать в глубину тканей, что используется в современных «умных часах» и пульсоксиметрах. Это свойство света известно уже давно и используется в медицине для изучения тканей человека. Последние годы получило широкое развитие систем с использованием кремниевых фотоумножителей. И мы решили эту идею подхватить и развить.
Наш проект называется «Разработка систем оксигенации глубоких тканей методом диффузионной оптики во временном домене». Вообще, темой мы начали интересоваться и заниматься за несколько месяцев до объявления конкурса: в свое свободное время обсуждали идеи, продумывали концепцию. Так что когда объявили конкурс на грант, мы решили подать заявку. Для этого более подробно сформулировали наши идеи и наработки в виде проекта: цель, задачи, планируемый результат.
Итогом трех лет, которые отведены грантом на проект, должен стать прототип прибора для определения уровня оксигенации тканей головного мозга, состоящий из источника фотонов, детектора и системы сбора и анализа данных. Внешне — зонд диаметром нескольких сантиметров, на конце которого в 2–3 см друг от друга будет находиться источник фотонов и детектор. Для исследования прибор располагается у головы человека, источник света излучает фотоны, которые проходят в ткани головного мозга на глубину до 3–5 см. «Вернувшиеся» фотоны мы регистрируем с помощью кремниевого фотоумножителя, попутно измеряя время прихода фотонов на фотодетектор, записываем и анализируем данные. Если уровень оксигенации крови в тканях меняется, то мы сможем это понять из результатов анализа.
Эта технология отличается от применяемой в пульсоксиметрах тем, что те работают на так называемой непрерывной моде и анализируют не отдельные фотоны, а световой поток определенной длины волны. Таким образом уровень оксигенации можно измерить усредненно. А наш метод позволит измерить разницу уровня оксигенации по глубине в тканях. Это дает возможность предположить, например, наличие очага инсульта.
В мире похожие приборы существуют, но большинство из них недоступны в РФ или очень дорогие. Занимаются похожими разработками и у нас в стране, например в Сколково и других институтах.
Наша задача — сделать прибор для диагностики компактным, чтобы можно было его перевозить, например, на вызовах скорой помощи. Итогом разработок должна стать многоканальная система с несколькими источниками и детекторами в виде шлема. Чтобы можно было надеть на пациента, «засветить» и тут же выстроить полную картину: в каких областях мозга есть недостаток кислорода в тканях. Это может говорить о развивающемся инсульте и давать информацию врачам для принятия мер.
Кроме компактности прибора, мы стремимся к его невысокой цене. Фотодетекторы уже производятся серийно и стоят недорого. В качестве источника фотонов мы будем использовать лазерный диод, с которого нам удалось получить световые вспышки длительностью короче сотни пикосекунд. Его мы тоже планируем использовать недорогой, из доступных компонентов. Некоторые наиболее эффективные и недорогие образцы мы уже нашли, сейчас их оптимизируем.
Проектом занимается коллектив из 10 человек, в основном сотрудники НЭОФЭЧ ЛЯП ОИЯИ. В группе есть сотрудник химического факультета МГУ, а также два студента МГУ: физик и медик. Ведь наш проект завязан на медицине. Поэтому мы также на связи с Олегом Стефановичем Медведевым, заведующим кафедрой фармакологии факультета фундаментальной медицины МГУ и Денисом Александровичем Шашуриным, старшим научным сотрудником Медицинского научно-образовательного института МГУ. Через них мы контактируем с различными медицинскими центрами, например Национальным медицинским исследовательским центром сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева и Российским научным центром хирургии имени Б. В. Петровского. Там врачам интересно использование прибора во время операций. В общем, интерес к современным медицинским технологиям у медиков есть.
— Как вы думаете, почему Ваша заявка выиграла грант?
Я думаю, тут сошлись и интересная цель проекта, и его хорошая проработанность. Поэтому и решили участвовать в конкурсе, опираясь на этот опыт и на наши наработки и достижения в физических экспериментах.
— Как полученный грант поможет проекту развиваться?
Грант пойдет на закупку материалов и комплектующих, также на организацию выездных совещаний, оплату труда сотрудников и смежных исследований.
Новости лаборатории
