Российские ученые удвоили эффективность хирургического оптоволокна
Специалисты Пермского Политеха (ПНИПУ) совершили значительный шаг вперед, вдвое повысив результативность оптических волокон, применяемых при хирургических вмешательствах. Исследователи университета представили свои достижения.
Растущие потребности хирургии и вызовы освещения
Количество операций в России неуклонно растет: за последнюю четырехлетку (с 2020 по 2024 год) их число выросло на 34%, достигнув 18,1 миллиона ежегодно. Все шире в хирургии применяется оптоволокно — ультратонкие нити из кварцевого стекла, доставляющие свет вглубь тканей. Это позволяет врачам точно подсвечивать операционную зону, избегая перегрева и упрощая манипуляции.
Однако технология имела существенный недостаток: неравномерное распределение светового потока из-за особенностей строения волокна. Некоторые участки оказывались в тени, другие — пересвеченными, что снижало точность манипуляций и несло риск ошибки. Особенно критична эта проблема при операциях на сосудах, нервах или с онкологическими образованиями.
Математика на службе светорассеяния
Для решения проблемы исследователи разработали революционную математическую модель. Она точно рассчитывает необходимые модификации структуры оптоволокна для достижения идеально равномерного освещения. Суть метода заключается во включении внутрь волокна микроскопических полостей сферической или овальной формы, ответственных за рассеивание света. Форма, размер и расположение этих полостей — факторы первостепенной важности, так как именно они определяют равномерность и интенсивность светового потока.
«Нами подобраны оптимальные размеры для микрополостей разного типа — сферических и эллиптических. Так, полости диаметром 3,6–4,4 микрометра, размещенные с шагом 12,76 мкм, обеспечивают максимально равномерную подсветку, — подчеркнул заведующий кафедрой общей физики ПНИПУ, д.ф.-м.н. Анатолий Перминов. — Наше решение позволяет существенно, в два раза, возрастает эффективность рассеивания света».
Значение открытия для современной медицины
Эта разработка обладает исключительной ценностью для эндоскопии, офтальмохирургии и операций при онкологических заболеваниях, где погрешности недопустимы, а прецизионность освещения жизненно важна. Улучшенные волокна также открывают новые горизонты для медицинских сенсоров и методик лазерной терапии, обеспечивая хирургам беспрецедентную точность и безопасность.
Источник: www.gazeta.ru
