Логин:
Пароль:

Работа №2162
Название работы
Изучение процессов резонансного взаимодействия инфракрасного излучения наносекундной длительности с твердыми биологическими тканями с использованием уникальной лазерной установки
Автор работы
Солдатов Анатолий Николаевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2012-07-19 2013-07-24
Аннотация
Целью данного проекта является получение новых знаний и результатов в области биоинженерии и биомедицины путем экспериментального и теоретического исследования процессов резонансного взаимодействия лазерного инфракрасного излучения наносекундной длительности с биологическими тканями; обеспечение достижения научных результатов мирового уровня в области лазерной физики и медицины, а также обеспечение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых организациями РФ, с предоставлением им возможности использования методов научных исследований, разработанных и освоенных для уникальной лазерной установки. При выполнении проекта будет разработан макет экспериментальной установки для получения резонансной абляции мягких и твердых биотканей, а также сформулированы рекомендации по реализации режима резонансной абляции биологических тканей; разработан и реализован на суперкомпьютере с параллельным вычислением комплекс программ в первопринципном варианте и с использованием модельных псевдопотенциалов; рассчитаны псевдопотенциал элементов, входящих в состав природного аналога кости гидроксилапатита и нанофрагментов кости, и спектры атомов и ионов, являющихся продуктами лазерной абляции биоткани; проведены квантово-химические расчеты физико-химических свойств гидроксилапатита, атомных и ионных составляющих продуктов лазерной абляции биотканей; предложен план мероприятий, направленных на увеличение количества пользователей УСУ. По результатам проекта будут поданы заявки на получение правоохранных документов объектов интеллектуальной собственности.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1004000 Министерство образования и науки Российской Федерации Прикладная
Промежуточный реферат №1
Целью данного проекта в целом является получение новых знаний и результатов в области биоинженерии и биомедицины путем экспериментального и теоретического исследования процессов резонансного взаимодействия лазерного инфракрасного излучения наносекундной длительности с биологическими тканями; обеспечение достижения научных результатов мирового уровня в области лазерной физики и медицины, а также обеспечение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых организациями РФ, с предоставлением им возможности использования методов научных исследований, разработанных и освоенных для уникальной лазерной установки. В результате выполнения работ по этапу 1 проведен аналитический обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы по теме проекта; разработана методика экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с биотканями; сопоставлены ожидаемые параметры обработки биотканей после внедрения результатов НИР с существующими показателями аналогов; проведены патентные исследования; подготовлены образцы биологических тканей (костная и мышечная ткань) для проведения исследований; сформулированы требования к параметрам уникальной экспериментальной установки с целью повышения эффективности резонансной абляции биотканей; разработан комплекс алгоритмов и программ расчета атомно-молекулярных систем (до 100 атомов) на базе молекулярно-кластерного метода рассеянных волн в полнопринципном варианте и с использованием модельных псевдопотенциалов; разработан план мероприятий, направленных на увеличение количества пользователей УСУ. ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (стр.50-89)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201354934 Дата регистрации ИК: 2013-03-11
Промежуточный реферат №2
Объектом исследования является процесс резонансной абляции биологических тканей. Цель работы - исследование процессов резонансного взаимодействия лазерного инфракрасного излучения наносекундной длительности с биологическими тканями. В процессе работы использовались стандартные методики исследования газовых лазеров. Для теоретических расчетов применялся разработанный вычислительный комплекс программ в первопринципном варианте и с использованием модельных псевдопотенциалов. В результате выполнения работ по этапу 2 было проведено исследование лазерной резонансной абляции мышечной и костных тканей животного. Для этого была разработана, изготовлена и испытана система позиционирования лазерного луча на поверхности образца мишени; модернизирована уникальная лазерная установка с целью оптимизации ее энергетических характеристик; проведены испытания модернизированной экспериментальной установки. Проведен анализ аблированных образов тканей, в том числе исследованы регенерационные свойства облученной ткани, выполнены квантово-химические расчеты физико-химических свойств биотканей. Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели модернизированной уникальной лазерной установки: энергия в импульсе - 0,5 - 2 мДж, расходимость - 0,3 - 0,5 мрад, частота повторения импульсов - 1 - 15 кГц, длины волн -6,45; 3,06; 3,01; 2,92; 2,69; 2,6; 1,09; 1,03; 0,57; 0,51; 0,43 мкм. Степень внедрения - результаты исследований будут использованы в образовательной деятельности и учебном процессе, а также для последующих прикладных НИР. Достигнутые результаты позволят создавать мощные многоволновые лазерные системы различного назначения.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201362542 Дата регистрации ИК: 2013-10-25
Заключительный реферат
Объектом исследования являются процесс резонансной абляции биологических тканей и уникальная лазерная установка. Цель работы - экспериментальное и теоретическое исследование процессов резонансного взаимодействия лазерного инфракрасного излучения наносекундной длительности с твердыми и мягкими биологическими тканями. В ходе выполнения проекта была разработана методика экспериментальных Исследований взаимодействия лазерного излучения с биотканями. Разработан комплекс алгоритмов и программ расчета атомно-молекулярных систем (до 100 атомов) на базе молекулярно-кластерного метода рассеянных волн в полнопринципном варианте и с использованием модельных псевдопотенциалов. Проведены мероприятия по развитию УСУ, в рамках которых была модернизирована уникальная лазерная установка. Разработан новый мультимедийный лазерный излучатель на парах стронция и бромида меди для визуализации ИК излучения установки. Проведены испытания модернизированной экспериментальной установки; расширен диапазон выходных параметров лазерного излучения установки: λ = 0,43 – 6,45 мкм; f = 1 – 30 кГц; Р = 1 – 23 Вт; θ = 0,3 – 0,5 мрад; Еимп = 0,5 – 4 мДж. Выполнены разрезы в мышечной и костной тканях методом лазерной абляции. Ширина резов составила 100 – 350 мкм при ширине зоны термического повреждения 10 мкм и более. Проведен анализ аблированных образов тканей, в том числе исследование регенерационных свойств после воздействия лазерного излучения. Проведена оценка полученных результатов, в том числе были сопоставлены результаты экспериментов с результатами расчетов и математического моделирования, была выполнена теоретическая оценка эффективности резонансной абляции костных тканей. В рамках проекта был разработан и реализован план мероприятий, направленных на увеличение количества пользователей УСУ. По завершению исследований были разработаны рекомендации по возможности дальнейшего применения полученных результатов, в том числе в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках. Степень внедрения - результаты исследований будут использованы в образовательной деятельности и учебном процессе, а также для последующих прикладных НИР. Достигнутые результаты позволят создавать мощные многоволновые лазерные системы различного назначения.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201459433 Дата регистрации ИК: 2014-07-01
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации, ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», Мероприятие 1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования, Государственный контракт № 14.518.11.7038 от 19.07.2012
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.33.47 ( ФИЗИКА. Лазерная физика. Воздействие лазерного излучения на вещество. )
29.33.15 ( ФИЗИКА. Лазерная физика. Оптические квантовые генераторы и усилители (лазеры). )
29.33.51 ( ФИЗИКА. Лазерная физика. Физические основы применения лазеров. )
535:621.373.826:539; 719946 14.518.11.7038
Ключевые слова
ЛАЗЕР НА ПАРАХ СТРОНЦИЯ, КОСТНАЯ ТКАНЬ, ГИДРОКСИАППАТИТ, ЛАЗЕРНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ АБЛЯЦИЯ, ДЛИНА ВОЛНЫ, ТРАВМАТОЛОГИЯ, ХИРУРГИЯ
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99