Ученые Политехнического университета разработали ультразвуковые приборы, которые могут удалять опухоли и омертвевшие сосуды, вообще не повреждая тканей. Эту разработку ждут и медики, и пациенты, но впереди долгий процесс оформления и выхода на производство.
Как работает технология, о которой мечтал еще академик Павлов, и почему путь до клиник занимает несколько лет, — в истории физиков из Политеха.
Лаборатория «Медицинская ультразвуковая аппаратура» занимает большой кабинет в Научно-исследовательском комплексе — самом новом здании в кампусе Политехнического университета. Найти ее сложно: на железных дверях по-прежнему нет опознавательных знаков, в широких темных коридорах не видно людей.
В самой лаборатории рано утром тоже никого. На рабочих столах вперемешку лежат детали и модели аппаратов — видимо так, как их оставили накануне вечером. Местные инженеры разрабатывают высокотехнологичные многофункциональные ультразвуковые приборы, способные и ставить диагноз, и лечить.
Конкурентов в России у специалистов из Политеха нет, однако работу сильно осложняет необходимость постоянного поиска грантов, субсидий и партнеров.
Главная разработка ученых — ультразвуковой прибор для лечения варикоза без операций и надрезов. Этот проект удалось завершить благодаря государственной поддержке. Параллельно с этим, без субсидий и целевого финансирования, в лаборатории создали прототип УЗ-аппарата, способного одновременно выявлять и уничтожать опухоли груди и щитовидной железы.
УЗИ-сканер как приставка к персональному компьютеру
— Можно говорить о том, что появилась технология, о которой мечтал еще физиолог Иван Петрович Павлов — воздействие на организм без скальпеля, — говорит Александр Беркович, заведующий лабораторией.
Беркович рассказывает о прорывных разработках совершенно буднично, монотонно перебирая сложные медицинские и физические термины. Он начал заниматься медицинским ультразвуком еще в 80-х годах во ВНИИ токов высокой частоты. В начале 90-х он возглавлял отдел медицинской ультразвуковой аппаратуры. В 1994-м на базе отдела возникло независимое научное объединение АОЗТ «Медико-техническая лаборатория».
Уже тогда, в сложные для ученых годы, его лаборатория занялась разработкой аппаратов УЗИ.
— Мы первыми в России придумали УЗИ-сканер в виде приставки к персональному компьютеру, — вспоминает он. — Но сделано всё это было по бедности. Тогда как раз появились первые дешевые компьютеры, которые мы использовали как основу. Приборы высокого класса мы стали делать позже. Раньше мы просто не могли себе этого позволить.
Лаборатория в Политехе появилась в 2013 году. Одна из ее разработок — УЗИ-сканер высокого класса.
— Эстетически он мне очень нравится, — оживает Беркович, взяв в руки небольшой белый прибор футуристического вида.
Это компактное портативное устройство может заменить традиционные УЗИ-установки. Врачу не потребуется даже компьютер, достаточно подключить прибор к простому планшету.
Как лечить варикоз без единого разреза
УЗИ — очень распространенная процедура. Она позволяет врачу получить необходимую информацию о состоянии практически любых внутренних органов пациента: например, обнаружить камни в почках или опухоли, обследовать железы.
Приборы, над которыми работает лаборатория в Политехе, гораздо сложнее традиционных аппаратов. Они предназначены не просто для обследования, но и для лечения различных заболеваний. В основе всех устройств комбинированный подход, объединяющий две области медицины — диагностику и терапию. То есть диагностический ультразвук в нем совмещен с силовым.
— До этого терапевтический ультразвук не был так явно выражен: существовали более простые излучатели, и они воздействовали вслепую. Сейчас же можно осуществлять оперативный контроль в реальном времени. И сами изображения со временем стали точнее и четче. Например, раньше аппарат лишь определял, есть камень в почке или нет, а теперь можно увидеть, как этот камень дробят, — объясняет Беркович.
Аппарат для облитерации вен, использующий силовой ультразвук при лечении варикозного расширения вен, разрушает сосуд по которому нет кровотока. Благодаря работе венозных клапанов, кровь в сосудах ног течет снизу вверх. Как только в работе клапанов происходит сбой, вена расширяется, на ногах образуются некрасивые венозные узлы, но что хуже всего — нарушается кровоток.
Самый примитивный способ лечения варикоза — хирургическая операция Троянова-Тренделенбурга, которую применяют еще с конца XIX века. Большую подкожную вену перетягивают, прерывая кровоток в сосуде. У пациента остается заметный шрам.
Более современный способ — лазерная облитерации вен: в кровеносный сосуд вводят лазер, который обжигает стенки вен и удаляет закупорку. И то, и другое подразумевает повреждение тканей.
Аппарат, придуманный в Политехе, может проделать всё то же самое без разрезов, а значит без риска заражения.
За два года на проект ушло 15 млн рублей по федеральной целевой программе Министерства образования и науки. Проект исполнен, но для того, чтобы прибор вышел на рынок, нужен индустриальный партнер, готовый вложить деньги на финальном этапе и довести прототип до производства.
Как за несколько минут удалить опухоль в груди
Самый заметный прибор в лаборатории внешне напоминает обычный аппарат УЗИ, но вместо привычной насадки — коллаборативный робот.
Силовой ультразвук концентрирует большое количество энергии на участке объемом всего несколько кубических миллиметров. Температура на нем поднимается до 70–100 градусов. В результате клетки новообразований разрушаются, при этом поверхность кожи остается неповрежденной.
Таким образом опухоли тоже можно удалять без операционного вмешательства. Для пациента процесс лечения будет еще менее травматичным и с физической, и с психологической точки зрения.
— Это особенно актуально для женщин, у которых доброкачественные опухоли [груди]. Возможные шрамы часто становятся остановкой к операции, а так пациентка приходит, ей проводят [процедуру], она садится за руль и уезжает. Всё это происходит за несколько минут, — говорит Беркович.
Ученые собрали опытный образец, подготовили рабочую конструкторскую документацию и даже нашли индустриального партнера. В мае лаборатория победила в конкурсе Минобра и получила субсидии для вывода базовой модели на рынок.
Индустриальным партнером стало АО «Новосибирский приборостроительный завод». Именно он возьмет на себя все расходы по разработке технической документации и привязке изделия к своему производству.
Как объясняет Беркович, чтобы сделать серию, нужно создать несколько опытных образцов и провести технические и клинические испытания.
По оценкам ученого, потенциальные покупатели аппарата в России — это более 100 онкологических диспансеров и еще примерно 30 научно-исследовательских институтов и центров.
Главный конкурент разработки из Политеха — французский прибор. Он уже прошел стадию клинических испытаний, но лаборатории Берковича это даже на руку.
— Так как французский прибор прошел испытания, то достаточно произвести клинический анализ, то есть доказать, что технические параметры этих двух приборов совпадают, — объясняет ученый. — Если бы надо было проверять на людях, это заняло два-три года. А так в течение примерно восьми месяцев можно получить регистрационное удостоверение в России, и через полтора-два года прибор уже будет на рынке.
Медицинские учреждения получают специальные квоты на высокотехнологичное лечение, но рассчитывать на них можно только после покупки прибора. Так что, по словам ученого, спрос на прибор точно будет.
Разница в цене по сравнению с конкурентами существенная. Французский аппарат обойдется клинике в 350 тысяч евро, то есть около 26 млн рублей. Разработка Политехнического университета будет стоить около 18 млн.
Почему передовые разработки до сих пор не попали в клиники
К разработкам ученых из Политеха постоянно приковано внимание журналистов, а во время недавнего визита в Петербург с разработкой лаборатории познакомили и Владимира Путина.
— Меня как-то показали по телевизору и почему-то дали мой мобильный телефон. Так мне со всей России стали звонить больные раком и спрашивать, где это [удаление новообразований] можно сделать, потому что для многих это единственный шанс, — рассказывает Беркович.
Чтобы российские приборы вовремя попали в клиники к пациентам, нужна непрерывная работа ученых. Но главная сложность сейчас — неритмичность финансирования.
— Это проблема для лаборатории, где работают хорошие специалисты, которым нужно регулярно платить зарплату. Их в холодильник не положишь на время, пока нет финансирования, — говорит завлаб.
Как объясняет Беркович, ученым из его лаборатории удастся не просто совместить диагностику и лечение, но и решить так называемую проблему обратной связи. То есть их прибор будет способен собирать и обрабатывать данные о том, какова интенсивность воздействия на опухоль. Благодаря этому врач сможет контролировать воздействие.
Такого не умеет ни один из существующих приборов, которые в качестве прицеливания используют только ультразвук.
Когда лаборатория Берковича решит проблему обратной связи, можно будет говорить о явном конкурентном преимуществе и выходить с этой разработкой уже на международные рынки.
Вопрос финансирования не дает строить долгосрочные планы. Но работа с университетами — единственный способ вести такие исследования. Ни одной другой организации не было бы под силу искать деньги и партнеров.
О том, что каждый новый этап работы сопровождается нервным ожиданием и неизвестностью, Александр Беркович рассуждает прагматично: «Легко не бывает. Мы прошли очень большой путь и многое сделали, этого вообще могло не получиться. Но а кто сказал, что всё должно быть хорошо?».
