Но путь к признанию был, мягко говоря, тернистым. О том, как именно это было, расскажет сам Евгений Александрович.
Интервью печатается в двух частях. Часть вторая.
Много мячиков и камушки на воде
– Радиационное давление стало решением...
– Да, мы решили с американскими партнерами из ArtannLabs, Ltd. (NJ, USA) рассчитать и испытать все это. Итак, мы создаем пучок ультразвуковых волн достаточно большой мощности. Пучок фокусированный – значит в каком-то локальном месте будет больше интенсивность излучения. Как если бы я сразу много мячиков запустил в одну точку. Продавили – дальше импульс перестал действовать, давление упало. Что будет совершать ткань? Обратное движение в этом месте. По отношению к окружающим тканям какую деформацию я создал? Правильно – сдвиговую.
Значит после того, как пошло движение назад, в среду пошел всплеск сдвиговой волны. Это можно показать на еще одном примере. Я бросаю камушек в воду, он продавил поверхность в одной точке, а дальше в окружение пошла волна. Так же со сдвиговой волной внутри тканей. Мы можем локально возбудить сдвиговую волну. Но не с поверхности, зная заранее, что в глубину тела ничего не дойдет, а с помощью ультразвука, который хорошо проходит внутрь тканей.
– Что же было дальше?
– Дальше могут быть разные варианты. К примеру, измерять скорость сдвиговых волн, которая напрямую связана с модулем сдвига. Чем жестче ткань, тем больше скорость (только там непропорциональная зависимость). Тогда если есть патология в ткани, сдвиговые волны будут бежать с большой скоростью. Нормальные ткани – с небольшой. А это уже и качественный, и количественный метод.
"Это две большие разницы, как говорят в Одессе"
– А если разложить этапы разработки по хронологии?
– В 1996–1997 году у меня возникла идея что-то пробовать в этом направлении. Тогда же начал свою деятельность и УНТЦ (Украинский научно-технологический центр), который финансируется США и ЕС для привлечения украинских военных ученых и инженеров в сферу невоенных исследований. Они охотно спонсировали медицинские исследования, но только при наличии западных партнеров: если идея хорошая, то она должна интересовать ученых заграницей. То есть и они должны думать в том же направлении.
Мы узнали, что человек, с которым мы хорошо знакомы, Армен Паруйрович Сарвазян, член-корреспондент АН СССР уехал в США. Он еще в 1990-м занимался ультразвуком, больше экспериментально. Был начальником лаборатории в Институте биофизики АН СССР в Пущино-на-Оке. Кстати, супружеская пара Никитиных (песню про "собака бывает кусачей", помните?) – были сотрудниками его лаборатории. Но это так, к слову. В США Сарвазян организовал фирму-лабораторию ArtannLabs, Ltd. В ультразвуковой тематике мы уже к тому времени много чего знали и умели, плюс было хорошее физическое понимание того, что мы хотим сделать.
Мы списались с Сарвазяном. Как человек близкий к эксперименту, он понимал, что это задача сложная, и его лаборатория с этим не справилась бы. Так мы получили первый проект УНТЦ на 149 тысячи долларов. В 1998 году, когда ставка профессора в университете была 30–50 долларов, в УНТЦ зарплата была от 350 до 500 долларов. Это две большие разницы, как говорят в Одессе.
– Сколько длился проект?
– Три года. На последнем – вышли наши публикации в Journal Asoustic Society of America – ведущий журнал по акустики в США, и в Ultrasonics – ведущий европейский журнал. Потом были и другие публикации, в частности, в Ultrasound in Medicine and Biology – ведущем в мире журнале по ультразвуковой медицине. Наши статьи были в числе первых. Я знаю только одну группу, которая в тот же период тоже что-то по этой теме печатала. Это команда Кетрин Найтингейл из университета Дюка (Филадельфия, США), с которой я познакомился уже потом. Ее группа работала для фирмы Siemens и на ее же сканерах, а мы – на легендарном, но модифицированном ТИ-628, в котором уже были допплеровские технологии измерений. Они шли по тому же пути, используя ту же силу радиационного давления.
Но если мы сразу нацелились на скорость сдвиговых волн, то они долго возились с продавливанием – сильнее или слабее. А величина продавливания зависит от очень многих факторов: затухания ультразвука, вязкости ткани и т.д. поэтому установить количественное соответствие объективно тяжело.
Еще два проекта
– Были следующие проекты?
– Да. В первом проекте за год разработали и собрали экспериментальную установку и два года работали с желатиновыми фантомами мягких тканей, то есть с имитаторами тканей. Оттачивали технику и точность измерений. Затем получили второй проект на 100 тысяч долларов – продолжение первого. Следующие два года мы уже работали с биологическими объектами – с мясом, с печенью in vitro. В основе нашей экспериментальной установки был ТИ-628, который мы переделали так, что можно было создавать короткие, но мощные импульсы. Выглядело таким образом: фокусатор, который создает ультразвуковые волны для продавливания, а внутри преобразователь для измерения перемещения тканей доплеровским методом по результатам зондирования. На этой установке мы отработали еще биологические объекты. Кстати, полученные в этих проектах теоретические результаты исследований и данные экспериментов, подтверждающие их, стали одним из семи разделов моей докторской диссертации "Локальные эффекты взаимодействия ультразвуковых волн с биологическими объектами", защищенной в 2005 году.
Сарвазян получил финансирование также от Национального института рака и Национального института здоровья США. В проекте он заложил расходы на изготовление ультразвукового устройства, которое способно измерять величину перемещений. Поэтому третий проект УНТЦ на 20 тысяч долларов был уже партнерским. Сделали простой доплеровский регистратор, с его помощью в США убедились в работоспособности метода, а Сарвазян отчитался перед Институтом здоровья.
Дальше речь шла о технологической обкатке, чтобы реальные аппараты были максимально удобными и понятными. После этого наши пути разошлись.
Первый проект продлился с 1998 по 2001 год, второй – с 2002 по 2004, третий был реализован в 2006 году. На фотографии – обойма из диагностического датчика в центре излучателя накачки, который в экспериментах с помощью силы радиационного давления формировал источник сдвиговых волн в объекте.
– Сколько человек было в команде?
– В Харьковском университете занимались теорией плюс экспериментами на разработанной экспериментальной установке. Большую часть экспериментальных исследований мы проводили со старшим научным сотрудником С. А. Гирныком и аспирантом А. Е. Баранником. Но врачи А. В. Линская и И. В. Линский, директор института неврологии, психиатрии и наркологии, тоже постоянно бывали у нас, особенно на стадии работы с бииобъектами. Часть экспериментальных исследований, а главное –100 % всей железной работы по созданию экспериментальной установки, выполнил замечательный коллектив инженеров под руководством А. И. Марусенко. Он был главным конструктом по направлению ультразвуковой техники в НИИРИ, где под его руководством разрабатывались ТИ-628, а потом сканеры фирм "Радмир" и Ultrasign. В разработке этих сканеров участвовал и я. Инженерные коллективы всегда больше. Это 10–12 человек: программисты, электронщики цифровые и аналоговые и т. д.
Парадоксы нашей действительности
– Оставалось только выпускать массово новые сканеры?
– Если бы мы сразу предложили НИИРИ выпускать такой аппарат, то ничего не вышло бы.
– Почему?
– Очень просто. Раскрутка любой медицинской технологии – это огромные деньги. Для того чтобы аппарат с такой функцией продавать дороже, нужно объяснить, зачем это нужно. И любой наш специалист скажет: "А зачем мне такое? Этого нигде в мире нет. Не морочьте голову". При этом и Западу связываться с нами, как с производителями, совсем не с руки. Для них наш рынок – слезы.
Сарвазян связался с другим замечательным акустиком – Матиасом Финком, у которого была очень хорошая лаборатория и инженерный коллектив в Сорбонне в Париже. Он много заказов выполнял для НАТО. Сарвазян предоставил им все наши результаты и сказал, наверное: "Это не мистика, это все реально. Давайте делать".
– Когда был выпущен первый сканер?
– Они очень быстро все сделали. Прежде всего организовали во Франции новую фирму под названием Supersonic Imagine и уже в 2010-м были выпущены аппараты под названием Aixplorer. Это были первые в мире аппараты с функцией сдвиговолновой диагностики. И они начали раскрутку технологии, относясь к этому вопросу очень тщательно. Даже не поленились в Украину прислать дилеров, которые ездили по киевским центрам, а те созывали врачей со всей страны, рассказывая, что вот диагностика, которая захватывает мировой рынок.
– И тогда уже можно было выпускать аппарат у нас?
– Да, после того, как они это раскрутили, фирма "Радмир", которую организовал НИИРИ и возглавлял Литвиненко С. В., выпустила в 2011 году первый отечественный аппарат со сдвиговолновой диагностикой. Он назывался ULTIMA. Как несложно предположить, качество и точность были (и остаются) ничуть не хуже, чем у французского.
– А как дальше развивались события?
– Сразу же Китай заинтересовался. Им поставили более 1000 модулей. Только они собирали сканеры со своим дизайном и названием. Кроме того, поставляли в Россию, Иран и т. д. Этот факт произвел на общественность большое впечатление – и нам присудили Госпремию.
А потом... Потом наступило время секонд-хенда. Как он давит нашу легкую промышленность, так секонд-хенд существует и во всем остальном. Списывают в Европе аппарат фирмы Philips, Siemens, General Electric, Toshiba, Hitachi, привозят к нам и продают этот металлолом. А некоторым нашим врачам главное похвастать: "Я же на сканере Siemens работаю". А то, что это устаревший аппарат – ничего страшного. И это при том, что все эти фирмы тоже наконец освоили сдвиговолновую диагностику. Но это же очень дорого…
"Если колесо круглое, то более круглым его не сделаешь"
– Вы продолжаете усовершенствовать этот метод диагностики?
– Эта технология постоянно совершенствуется в направлении увеличения точности и достоверности измерения скорости сдвиговых волн. Мною совместно с ведущим инженером фирмы Ultrasign В. И. Пупченко разработана ультразвуковая допплеровская технология сверхточных (субмикронных) измерений перемещения тканей при продавливании. Но нужно понимать, что все традиционные технологии рано или поздно себя исчерпывают. Так что развитие имеет ограниченные пределы. Обычные черно-белые изображения дальше развивать нечего. Принципиально лучше аппараты уже не станут. Все, что можно было сделать со сдвиговолновой эластографией, с нелинейными режимами, по большому счету уже сделали. Если колесо круглое, то более круглым его не сделаешь.
Но возникают другие вопросы. Например, с изображениями на нелинейных гармониках излучения, чтобы довести их до уровня "супер". С фильтрацией черно-белых и цветных изображений, с повышением отношения сигнал-шум, что улучшает чувствительность аппаратов, а также контрастность и яркость изображений и т. д. Много хитрых технических вещей.
– Новые направления разрабатываете?
– Одну новую технологию уже сделали совместно с фирмой Ultrasign – контролируемый параметр затухания. Выяснилось, что заболевания печени (гепатозы, гепатиты и пр.) очень чувствительны не только к сдвиговолновому режиму диагностики, но также есть отличия по величине затухания ультразвука. Причина этого заключается в том, что на разных стадиях заболевания – разное содержание жира в тканях печени. Жир может быть в крупных шариках или мелких. А от их размера зависит затухание звука, а значит можно определить стадию. Вот три года как разработали эту технологию, и год она уже эксплуатируется в Украине.
– А чем Вы занимаетесь сейчас?
– В России решили сделать аппарат ультразвуковой терапии. Ведь раковые опухоли можно выжигать не только гамма- или радиочастотным излучением, но и ультразвуком. В принципе можно контролировать процесс "варки" тканей с помощью силы радиационного давления ультразвука. Поэтому фирма Ultrasign будет выполнять диагностическую часть. Программное обеспечение и экспериментальные исследования – Ultrasign, а саму машину – они.
Напрямую, в лоб, ультразвуком контролировать температуру и сваривание тканей тяжело. Мы же варим ткань внутри, а значит сколько воды было, столько и осталось. При варке меняется структура тканей: белки сворачиваются и в результате это место чуть-чуть светлеет на ультразвуковых изображениях. Но по этому показателю количественно определить что-то сложно. А вот сдвиговая жесткость определяется не водой, а структурными элементами. Если они сварились, то усилие на продавливание будет другое? Конечно, да. Так как структура стала другой. Вот так мы проведем эксперименты и убедимся.
В общем, мне удалось поработать над решением многих интересных задач из достаточно разных областей науки и техники. Надеюсь, так будет и в будущем. Тем, кто только думает связать свою жизнь с физикой и медициной, хочу сказать: на физико-техническом факультете нашего университета, где всегда был мировой уровень научной подготовки и исследований, вас ждет много нового и интересного.
Напоминаем Вам, что в нашем журнале "Наука и техника" Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.
В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.
