Лучшей диагностической техникой закономерно считается импортная. Но шанс выйти на передовые рубежи мировой медицины у отечественных разработок все же есть.
Наши эксперты
Наталья Дорофеевна Гладкова, заместитель директора по науке НИИ биомедицинских технологий (Нижний Новгород), завлабораторией изучения оптической структуры биотканей, доктор медицинских наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ.
Алекс Виткин, доктор физико-математических наук, профессор кафедры медицинской физики и радиационной онкологии Университета Торонто, старший научный сотрудник отдела биофизики и биоимиджинга Института рака Онтарио, физик по радиационной медицине Клиники им. принцессы Маргарет (Торонто, Онтарио, Канада).
Феликс Исаакович Фельдштейн, кандидат физико-математических наук, научный консультант компании «Imalux Corporation» (Кливленд, Огайо, США), «Dental Photonics Inc.» (Уолпол, Массачусетс, США), лауреат Государственной премии РФ.
Разные судьбы
Представляется несправедливым, что страна, славившаяся инженерными традициями, покорившая космос и приручившая атомную энергию, оказалась на задворках в области разработки и производства медицинской техники и технологии. Но это не означает, что мысль отечественных ученых была направлена исключительно на завоевание космоса и укрепление обороноспособности. Так, первые аппараты для ультразвуковых исследований человеческого организма были разработаны еще в горьковском НИРФИ и на тот момент находились в авангарде мировой диагностики. Но судьба отечественных и зарубежных открытий, совершенных практически одновременно, сложилась по-разному. УЗИ стало одним из ведущих методов диагностики в мире отнюдь не благодаря российским открытиям. Причина известна всем: научные исследования нуждаются в адекватном финансировании и эффективном продвижении на рынок. Они, конечно, окупаются, но только с расчетом на отдаленную перспективу, быстрой финансовой отдачи фундаментальная наука не дает.
А в разгар «лихих девяностых» на той же научной базе – в Институте прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде (изменились только названия города и НИИ, а люди остались) – появился аппарат, положивший начало новому этапу исследования человеческого организма. Метод, составляющий основу действия прибора, получил название оптической когерентной томографии (ОКТ).
Открытие государственной важности
В 1994 году нижегородские физики разработали прибор для проведения ОКТ. Принцип действия схож с УЗИ, только вместо ультразвукового сигнала используется свет. При фокусировании света на ткани-объекте происходит рассеивание и частичное отражение луча от внутренних микроструктур на различных глубинах исследуемых тканей. Датчики определяют эхозадержку рассеянной назад световой волны и измеряют интенсивность и глубину сигнала, что позволяет построить изображение, отражающее состояние тканей.
Наталья Гладкова:
– Одним из важнейших достижений группы стала разработка не только самого прибора, но и уникального эндоскопического зонда, позволяющего получать изображения слизистых оболочек большинства внутренних органов, по степени информативности сравнимые с золотым стандартом диагностики – гистологическим исследованием тканей. Ничего подобного в мире на тот момент не существовало.
В 1999 году разработчики ОКТ были удостоены Государственной премии России. Награду нижегородским ученым в 2000 году вручил лично Президент РФ Владимир Путин, оптической томографии прочили большое будущее. Но, к сожалению, достижения отечественной науки оказались более востребованными не у себя на родине.
ОКТ превратилась в значимое направление научных изысканий во всем цивилизованном мире, нижегородских ученых начали приглашать ведущие научные центры мира. В России средства на исследования тоже выделялись, но по сравнению с зарубежным финансированием этого было совершенно недостаточно, и при лучших стартовых условиях наши исследователи по ряду позиций утратили единоличное лидерство. Однако и сейчас сохраняется реальный шанс отстоять приоритеты в нескольких сферах применения ОКТ.
Пролить свет на болезнь и лечение
Какие же возможности заключала в себе оптическая когерентная томография и почему за нее «ухватились» зарубежные специалисты? Прежде всего, для исследования использовались не «злые» рентгеновские лучи, а невинный животворный свет, который позволял прижизненно рассматривать ткань с разрешением, сравнимым с микроскопическим. Вредное влияние на организм практически исключалось: свет он и есть свет. Правда, проникает он в глубину тканей всего на 1–2 мм. Но для диагностики многих патологических процессов этого вполне достаточно.
Наталья Гладкова:
– Мы сосредоточили свое основное внимание на диагностике рака. Рак – это опухоль, происходящая из эпителиальной ткани, то есть на ранних этапах развития она всегда расположена поверхностно. Той глубины, которую дает оптическая когерентная томография, вполне достаточно для обнаружения опухолевого роста и слежения за его динамикой в процессе лечения. Метод обеспечивает получение прижизненной морфологической информации на микроскопическом уровне, поэтому часто называется «оптической биопсией».
Алекс Виткин:
– С помощью оптического когерентного томографа можно увидеть очаг измененной ткани, взять прицельную биопсию для гистологического подтверждения диагноза, провести исследования во время лечения для определения реакции опухоли и осуществить контроль за дальнейшим течением процесса. Важно, что сам прибор компактный и портативный, его можно по-разному сконструировать и для операционной, и для других клинических задач (в том числе и для эндоскопических исследований).
Сфера использования оптического когерентного томографа достаточно обширна: гинекология, отоларингология, урология, стоматология, офтальмология, гастроэнтерология, колопроктология и др. И что очень существенно, использовать ОКТ можно не только для диагностики, но и для целей улучшения процесса лечения.
Долгий путь в практику
Российский прибор сертифицирован еще в 2005 году, сфера применения определена, преимущества очевидны. Казалось бы, открыты все пути для его широкого внедрения в практическое здравоохранение. Однако мало с помощью прибора получить «картинку», нужно ее еще и правильно интерпретировать, а для этого требуется 5–10 лет исследований. А затем – еще годы, чтобы внедрить технологию в производство и научить специалистов работать с новой техникой.
По рентгеновской диагностике и УЗИ изданы целые библиотеки научных руководств, на все это затрачивалось время, финансовые вложения, опыт профессионалов. Оптическая когерентная томография в этом смысле делает только первые шаги. Несколько лет назад нижегородские физики изготовили 15 оптических томографов и раздали их в НИИ и клиники России. Но к масштабному научно-практическому прорыву это не привело.
Наталья Гладкова:
– Для любого исследования важно, чтобы сложилась определенная культура его применения. За двадцать лет нашей работы ИПФ РАН стал центром, вокруг которого начала создаваться культура биофотоники, не ограничивающаяся собственно оптической когерентной томографией. Появился целый научный слой, на котором выросли клинические специалисты, выросло целое поколение ученых, занимающихся биофотоникой. Сейчас можно говорить о начале следующего этапа, связанного с углубленным изучением получаемых визуальных результатов.
Как решаются клинические задачи, мы уже знаем, сегодня наша цель – «копать вглубь». Поэтому мы привлекаем к исследованию не столько медиков, сколько биологов, биофизиков и специалистов по компьютерным технологиям. Одна из перспективных задач – разработать программы, позволяющие проводить автоматическое распознавание на изображениях признаков «опасных» состояний.
Ставка на уникальность
Для того чтобы исследование стало реально востребованным на практике, требуется найти ему такое применение, на которое не способен ни один из уже известных методов. Для оптической когерентной томографии за рубежом нашли две уникальные сферы применения: офтальмология и внутрисосудистое исследование. Нижегородские ученые считают, что ОКТ способна существенно расширить свою «зону влияния», в частности, сказать свое веское слово в таком важнейшем направлении, как индивидуализация лечения рака.
Благодаря этому врачи смогут проводить мониторинг лечения, видеть, как реагирует ткань на проведение того или иного воздействия (лучевая, химио- и фотодинамическая терапия) и выбрать оптимальный для данного больного метод. В настоящее время работа по этой теме ведется в НИИ биомедицинских технологий Нижнего Новгорода. Финансирование осуществляется на средства президентского мегагранта. Научная программа основывается на достижениях нижегородских ученых и группы Алекса Виткина.
Алекс Виткин:
– Наши научные интересы тесно пересекаются, мы ведем работу в близких направлениях, и объединение усилий вполне логично. Наша совместная заявка на грант вошла в число победителей в условиях очень жесткой конкуренции, что подтверждает значимость наших научных изысканий.
Новее нового
Для достижения основной цели – динамического контроля лечения онкологических больных – методика ОКТ будет серьезно усовершенствована. То есть коренному обновлению подвергаются даже такие инновационные отрасли, как технология самой оптической когерентной томографии.
Алекс Виткин:
– Наша совместная задача – разработать, а затем и использовать вместе с клиницистами технологии многофункциональной ОКТ, включающей помимо традиционной визуализации еще три компонента. Первый – поляризационная ОКТ, позволяющая оценить состояние волокон коллагена. Это прижизненный метод визуализации коллагена, не требующий биопсии. Оценка состояния коллагена дает важную информацию о течении патологических процессов в тканях. Второе направление – исследование сосудистой структуры и кровотока. Этот метод дает представление не только об анатомических, но и о функциональных характеристиках исследуемой ткани. Третий аспект связан с изучением жесткости и эластичности. Известно, что при раке и в ходе его лечения эти показатели меняются, и с помощью ОКТ их можно визуализировать.
Наталья Гладкова:
– Особенность нашей работы в том, что в ходе гранта мы должны не только разработать новую технологию и создать на ее основе новый прибор, но и организовать высокотехнологичную лабораторию с новейшим оборудованием, способствующим решению сложных задач, а главное – высокопрофессиональным коллективом молодых ученых, которые будут способны развивать это направление. Думаю, что многофункциональная ОКТ со временем займет достойное место среди методов диагностики и мониторинга лечения онкологических заболеваний, поскольку сочетание развиваемых модальностей открывает новые возможности.
Реальность и перспектива
В настоящий момент в России метод ОКТ применяется только в одной отрасли – офтальмологии, где его используют преимущественно для диагностики патологии сетчатки. За рубежом ситуация несколько иная, хотя офтальмология тоже лидирует.
Феликс Фельдштейн:
– В США исследование состояния сетчатки с помощью ОКТ стало повсеместным явлением, таким способом смотрят глазное дно практически во всех уважающих себя поликлиниках. Пока именно в офтальмологии ОКТ наиболее востребована: из 400 млн долларов, которые тратятся в мире на приобретение оптических томографов, 370 млн приходится на офтальмологические приборы.
Интересно, что изначально с помощью ОКТ планировалось исследовать коронарные сосуды на предмет атеросклеротических бляшек, но практика подсказала другое направление для его использования. Что касается использования ОКТ в дерматологии, на которое первоначально возлагались большие надежды, то здесь особых перспектив для метода в ближайшем будущем я не вижу. Применение ОКТ в эндоскопии пока не увенчалось значительным коммерческим успехом, но у этого направления большое будущее. Отмечу, что разработки нижегородских ученых в этом плане весьма востребованы, поскольку накоплена серьезная база данных, которую используют во всем мире.
Не нужно думать, что за рубежом путь инноваторов устлан розовыми лепестками, там есть свои сложности, связанные как с финансовой, так и с юридической составляющей. В США, например, одним из ограничивающих факторов внедрения новых технологий является «привычка» местного населения подавать в суд на врача по любому поводу.
Зачастую медикам проще отказаться от нововведения, чем поставить себя под «обстрел юристов». И тем не менее метод ОКТ существует и развивается.
Наталья Гладкова:
– Во всем мире растет интерес к методам прижизненной визуализации, каждый врач хочет «иметь картинку» патологического процесса, видеть в динамике, что происходит в органах и тканях. ОКТ уже подтвердила свои возможности в этом направлении.
Убеждена, что метод будет очень быстро развиваться в разных отраслях – от стоматологии до урологии и в разных сферах – от диагностики до контроля динамики лечения.
