Квантовые датчики изменят нейрохирургию

Новаторский проект, возглавляемый исследователями из Дрездена, направлен на внедрение передовой технологии квантовых датчиков в операционную.

Эта инициатива, получившая грант ЕС в размере 5 млн евро на четыре года, объединяет опыт квантовых вычислений с решениями для визуализации в реальном времени, чтобы революционизировать процедуры удаления опухолей.

Повышая точность хирургического вмешательства, инновационная технология квантовых датчиков обещает улучшить результаты лечения онкологических больных во всем мире.

Проект PoQus, как его называют, объединяет ведущие исследовательские институты и лидеров промышленности. В числе коллабораторов — Немецкий центр исследования рака (DKFZ), Университетская клиника Дрездена (UKD) и Национальный центр опухолевых заболеваний (NCT/UCC).

Международные партнеры, такие как голландская компания по квантовым технологиям Single Quantum и французские специалисты по криогенной технике Absolut System SAS, вносят важнейший вклад в разработку датчиков и криогенную технику.

Возглавляют немецкую исследовательскую группу профессор Оливер Брунс, руководитель отделения функциональной визуализации в NCT/UCC Dresden, доктор Андрей Чмыров, прикладной математик, и профессор Тарек Джуратли, заместитель директора по нейрохирургии в UKD и руководитель нейроонкологического центра в NCT/UCC.

Программа ЕС Horizon Europe, поддерживающая глобальные вызовы и промышленную конкурентоспособность, выделила PoQus около 5 млн евро.

Эти средства пойдут на научные исследования и разработки, причем значительная их часть будет направлена на медицинский факультет Дрезденского университета и Дрезденский филиал DKFZ. Эти инвестиции укрепляют позиции Дрездена как лидера в области медицинских инноваций и квантовых технологий.

От квантовых вычислений к операционным

Проект направлен на перепрофилирование квантовых датчиков — в частности, сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов — для использования в клинической практике.

Эти высокочувствительные датчики, традиционно используемые в квантовой связи и вычислениях, будут интегрированы в специализированный флуоресцентный микроскоп с временным разрешением.

Такая комбинация обеспечивает беспрецедентную точность обнаружения злокачественных тканей во время нейрохирургических операций, позволяя хирургам удалять как можно большую часть опухоли, сохраняя здоровые ткани.

Цель очевидна: предоставить хирургам возможность получать изображения высокого разрешения в режиме реального времени, проникая в более глубокие слои тканей.

Это обеспечивает более точную идентификацию опухоли и снижает вероятность того, что раковые клетки останутся позади, что непосредственно способствует лечению пациентов.

Принцип работы квантового датчика

Успех этой системы квантовых датчиков основан на двух передовых технологиях:

• Микроскопия визуализации времени жизни флуоресценции (FLIM): обнаруживает различия в продолжительности жизни флуоресцентных молекул в тканях. Это позволяет различать здоровые и раковые клетки на основе их уникальной микросреды.
• Сверхпроводящие нанопроволочные однофотонные детекторы (SNSPD): обеспечивают сверхвысокое временное разрешение и глубокое проникновение в ткани, что очень важно для визуализации в режиме реального времени. Однако их применение в клинических условиях было ограничено из-за необходимости использования громоздких систем охлаждения.

Решение консорциума под руководством Дрездена заключается в разработке портативной системы квантовых датчиков, которая объединяет эти две технологии.

Компактная криогенная система охлаждения, оптимизированные детекторы SNSPD и передовое программное обеспечение для анализа изображений сделают технологию пригодной для использования в операционных.

Исследователи подчеркнули преобразующий потенциал технологии:

Использование новой технологии может открыть совершенно новые перспективы для наших исследований в области визуализации и нейрохирургии.

Интеграция квантовых датчиков в нейрохирургию обещает произвести революцию в операциях по удалению опухолей благодаря высокоточной визуализации в режиме реального времени.

Эта технология позволяет более надежно обнаруживать злокачественные клетки, не повреждая здоровые ткани, что напрямую влияет на лечение пациентов.

Трансформация нейрохирургии в будущем

Квантовые датчики уже давно находятся на переднем крае квантовых коммуникаций и вычислений. Теперь, благодаря этому инновационному проекту, эти передовые инструменты могут оказать преобразующее воздействие на нейрохирургию.

Позволяя хирургам видеть и анализировать ткани в режиме реального времени с непревзойденной точностью, эта технология знаменует собой большой скачок вперед в лечении рака.

Разработка портативной системы квантовых датчиков может вскоре стать стандартом в операционных, подарив пациентам новую надежду и установив новый стандарт точной хирургии.

Это не просто научный прорыв, а потенциальная революция в лечении опухолей, когда технологии и медицина объединяются, чтобы спасать жизни.

Ранее мы опубликовали 10 перспективных технологий в области медицинских приборов.

17.12.2024