Терагерцевые технологии на страже здоровья: наноэлектронные приборы для бесконтактного лечения заболеваний разработаны в ЛЭТИ

Терагерцевые технологии на страже здоровья: наноэлектронные приборы для бесконтактного лечения заболеваний разработаны в ЛЭТИ

В Технопарке СПбГЭТУ «ЛЭТИ» создали уникальные приборы для бесконтактного лечения различных заболеваний с использованием инфракрасного и терагерцевого диапазона длин волн.

26.11.2019 536

Аппараты для длинноволновой ИК-терапии – «ИК-диполь» и «Инфратератрон» – рассчитаны для клинического применения. Приборы созданы на основе усовершенствованной элементной базы нано- и оптоэлектроники и предназначены для терапевтического лечения широкого круга заболеваний. Авторами разработок являются ученые и инженеры ООО «Дипольные структуры» при Технопарке СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

«Лечебно-терапевтический портативный аппарат «ИК-диполь» – локального применения. В его основе – один излучающий кристалл. Установка для терагерцевой и длинноволновой ИК-терапии «Инфратератрон» представляет собой панельный эмиттер и содержит 108 кристаллов, которые позволяют воздействовать на все тело человека более эффективно, но без вреда его здоровью», – поясняет директор Технопарка СПбГЭТУ «ЛЭТИ», генеральный директор ООО «Дипольные структуры» Борис Алексеевич Новиков.

Большинство существующих терапевтических приборов используют излучение ближнего ИК диапазона фиксированных длин волн вблизи 1 мкм, которое эффективно отражается поверхностью человеческого тела. Отличие лечебно-терапевтического портативного аппарата «ИК-диполь» в том, что он генерирует излучение дальнего ИК диапазона с длинами волн 1-56 мкм с терагерцевой модуляцией во всем спектре излучения, которое проходит на глубину до нескольких сантиметров. Именно в этом спектральном диапазоне ИК-излучения происходят все процессы энергетического обмена в клетках, часть которого трансформируется в тепловое инфракрасное излучение человеческого тела. Такое совпадение спектрального диапазона обусловливает лечебный эффект приборов, разработанных в ЛЭТИ.

По словам разработчиков, инфракрасное излучение, модулированное в терагерцевом диапазоне, позволяет оптически стимулировать большинство важнейших биохимических реакций, протекающих в человеческом организме. На первый взгляд может показаться нереальным, что чрезкожное облучение светом дальнего инфракрасного диапазона может стимулировать терапевтический эффект, поскольку на глубине несколько сотен микрон от поверхности кожи его интенсивность ослабляется в тысячу раз. Однако такое излучение мощностью десятки сотен нановатт эффективно воздействует на ход важнейших биохимических реакций. Терагерцевое излучение практически беспрепятственно проходит через костную ткань. Кроме того, оно возбуждает вращательные и колебательные моды белков, связи внутри которых «трясутся» в терагерцевом частотном диапазоне.

«Терагерцевые излучатели являются весьма перспективной заменой рентгеновским аппаратам – они имеют намного меньшую энергию, чем рентгеновские, и не представляют ионизационной опасности для биологических тканей».

Директор Технопарка СПбГЭТУ «ЛЭТИ», генеральный директор ООО «Дипольные структуры» Борис Алексеевич Новиков

Прибор «ИК-Диполь» состоит из генератора излучения дальнего инфракрасного диапазона длин волн 1-56 мкм с терагерцевой модуляцией во всем спектре излучения (расположенного на теплоотводе, снабжённом рефлектором) и блока питания (источника, стабилизированного постоянного тока). На лицевой панели размещены сетевая кнопка включения и кнопка «Пуск», осуществляющая включение аппарата в рабочий режим. К генератору излучения присоединен шарнирный держатель с крепёжной струбциной.

«ИК-Диполь», созданный учеными ЛЭТИ, предназначен для лечения заболеваний иммунной системы; развивающейся ангиопатии при сахарном диабете; различных видов артрозов; пародонтозов; неосложненных и хронических язв желудка и двенадцатиперстной кишки. Также прибор используется в спортивной медицине в целях восстановления иммуногенных связей и физиологических характеристик организма после длительного умственного напряжения и больших физических нагрузок. Хорошие результаты получены при восстановительном лечении больных после перенесенных инсультов.

Методики лечебной терапии с помощью аппарата «ИК-Диполь» были разработаны и апробированы в различных медицинских учреждениях не только Северной столицы, но и Москвы. Среди них – Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Городская клиническая больница № 1 имени Н.И. Пирогова (г. Москва).

Установка для терагерцевой и длинноволновой ИК-терапии «Инфратератрон» предназначена для бесконтактного лечения различных заболеваний с использованием генерации дальнего ИК–диапазона с длинами волн 1-56 мкм с терагерцевой модуляцией во всем спектре излучения. Генерация терагерцевого излучения в приборе реализована с использованием кремниевых наноструктур.

«Терагерцевая модуляция инфракрасного излучения по всему спектру обеспечивает усиление фотовоздействия в несколько раз, поскольку терагерцевое излучение является резонансным для белковых молекул. Между тем терагерцевые кванты имеют намного меньшую энергию, чем рентгеновские, и не представляют ионизационной опасности для биологических тканей. «Инфратератрон» – мощный усилитель антиоксидантной активности, в особенности у пациентов с обширными термическими поражениями. «Инфратератрон» позволяет успешно лечить больных в шоковом состоянии с ожогами большой площади. В частности, испытания прибора проводились в ожоговой реанимации НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе», – рассказал Борис Алексеевич Новиков.

Оба прибора, по словам разработчиков, не имеют прямых мировых аналогов. Их конкурентным преимуществом является то, что основные показания для применения инфракрасного терагерцевого излучения (ИКТИ) гораздо шире по сравнению с традиционными лечебными физическими факторами, которые применяются в физиотерапии, а противопоказания при этом значительно сужены.

Аппараты для длинноволновой ИК-терапии петербургских ученых уже успешно прошли клинические испытания, имеют соответствующие удостоверения Росздравнадзора и разрешены к производству, продаже и применению на территории Российской Федерации. ООО «Дипольные структуры» получен патент РФ №2314844 и европейский патент №1964590.

Изобретения разработчиков из ЛЭТИ – «ИК-диполь» и «Инфратератрон» – логично вписываются в реализацию национального проекта «Здравоохранение», главная цель которого – повышение средней продолжительности жизни к 2024 году – до 78 лет и к 2030 году – до 80 лет.

Уникальные приборы уже успешно используются в санаториях, а также в более чем 20 медицинских учреждениях Санкт-Петербурга. Среди них – Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова, Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, городская поликлиника № 98, городская поликлиника № 32, ООО «ДВ-Мед» Клиника доктора Войта, Медицинский центр «Одонт»; Центр иммунокорригирующей терапии, Городская больница № 23, Городская больница Святой преподобной мученицы Елизаветы. Также приборы успешно используются в нескольких медицинских учреждениях г. Череповца Вологодской области.

Отзывы врачей говорят об эффективности данных приборов. Но разработчики продолжают осуществлять мониторинг их применения с целью создания других модификаций приборов, а также диагностического оборудования.

«Сейчас мы работаем над усовершенствованием прибора. Первый вариант весом 200 килограммов получился достаточно громоздким. Новая модель будет более легкой и мобильной».

Директор Технопарка СПбГЭТУ «ЛЭТИ», генеральный директор ООО «Дипольные структуры» Борис Алексеевич Новиков

В дальнейших планах питерских ученых – применить терагерцевую модуляцию в лечении нейродегенеративных заболеваний, в том числе рассеянного склероза. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. В настоящее время выстраивается сотрудничество с израильскими коллегами по изучению воздействия длинноволнового инфракрасного и терагерцевого излучения на клеточном уровне.

Публикации в СМИ