Ученые Пермского Политеха в два раза повысили эффективность оптических волокон для хирургических операций. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
В России стремительно растет число хирургических вмешательств: только за последние четыре года — с 2020 по 2024 год — их количество увеличилось на 34%, достигнув 18,1 млн операций в год. Все чаще в хирургии используют оптоволокно — тонкие нити из кварцевого стекла, которые проводят свет глубоко внутрь тела пациента.
Это позволяет врачам точно освещать операционное поле, не перегревая ткани и не перегружая руки дополнительным оборудованием.
Однако у технологии есть слабое место: из-за особенностей строения волокна свет в нем распределяется неравномерно. Одни участки остаются в тени, другие — пересвечены, что снижает точность и может привести к ошибке. Особенно опасно это при операциях на сосудах, нервах или при работе с онкологией.
Ученые создали математическую модель, которая позволяет точно рассчитать, как именно нужно изменять структуру оптоволокна, чтобы добиться равномерного освещения. Как объяснили в вузе, внутрь волокна внедряются микроскопические полости — сферические или овальные, — которые рассеивают свет. Их форма, размер и расположение критически важны: от этого зависит, насколько ровно и мощно распределится свет.
«Мы подобрали оптимальные параметры для различных типов микрополостей: сферических и эллиптических. Например, диаметр 3,6–4,4 микрометра и шаг 12,76 мкм обеспечивают наиболее равномерную подсветку, — рассказал заведующий кафедрой общей физики ПНИПУ, доктор физико-математических наук Анатолий Перминов. — Это решение позволяет повысить эффективность рассеивания в два раза».
Разработка особенно важна для эндоскопических, офтальмологических и онкологических операций, где ошибки недопустимы, а точность освещения критична. Также улучшенное оптоволокно может применяться в медицинских датчиках и лазерной терапии.