Оптоакустическая ангиография — это перспективная технология медицинской диагностики, сочетающая в себе оптический контраст с пространственным разрешением и глубиной исследования ультразвука. Метод базируется на облучении биологических тканей короткими лазерными импульсами. Поглощение этих импульсов такими тканевыми хромофорами, как гемоглобин, приводит к их быстрому нагреву и последующему расширению, что создает ультразвуковые волны, регистрируемые на поверхности кожи.

Эти данные затем обрабатываются с помощью реконструктивного алгоритма, который визуализирует кровеносные сосуды. Однако до недавнего времени качественная оптоакустическая ангиография была невозможна из-за проблемы ограниченного угла обзора коммерческих ультразвуковых антенн.

В 2023 году сотрудники Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН представили решение этой проблемы, разработав новый оптоакустический прибор, обеспечивающий угол обзора в 128°. Центральным элементом прибора является фокусирующий детектор, выполненный из поливинилиденфторида (ПВДФ) — полимерного материала с рядом выдающихся характеристик: гибкость, высокая чувствительность, широкополосность и акустическое сопротивление, близких к биотканям.

Широкое угловое покрытие нового оптоакустического прибора позволило исследователям «обхватывать» сосуды, рассматривая их с различных сторон. В рамках экспериментального исследования на модели рака почки прибор продемонстрировал свои превосходные возможности, обеспечивая детализированное изображение сосудистой системы экспериментальной опухоли.

Оптоакустическая визуализация, особенно с учетом новых технологических достижений, открывает путь для прогрессивных исследований в области экспериментальной онкологии. Исследование ангиогенеза – процесса формирования новых кровеносных сосудов – теперь может стать более точным и информативным, что обещает новые перспективы в борьбе с раком. Работа нижегородских исследователей – это лишь начало долгого пути исследований в этой области.

Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке НЦМУ «Центр фотоники», при финансировании Министерством науки и высшего образования РФ, соглашение № 075–15–2022–316.

Авторы разработки: А.А. Курников, Г.П. Волков, А.Г. Орлова, А.В. Ковальчук, Ю.А. Хоченкова, Д. Рязанский, П.В. Субочев.

Результат опубликован: Kurnikov, A. et al. Fisheye piezo polymer detector for scanning optoacoustic angiography of experimental neoplasms. Photoacoustics 31, 100507 (2023)