Fotonika- oblasť vedy a techniky spojená s využívaním svetelného žiarenia (alebo prúdu fotónov) v systémoch, ktoré generujú, zosilňujú, modulujú, šíria a detegujú optické signály.
Optoinformatika- oblasť fotoniky, ktorá sa objavila a dominovala v posledných rokoch, v ktorej vznikajú nové technológie na prenos, príjem, spracovanie, ukladanie a zobrazovanie informácií na báze fotónov.
Fotonika a optoinformatika je rýchlo sa rozvíjajúci high-tech priemysel, ktorého ročné príjmy z predaja zariadení a systémov dosahujú vo svete desiatky biliónov rubľov.
Egor Litvinov, študent
Fotonika je pre mňa umenie ovládať svetlo, umenie využívať svetlo v prospech človeka. Ako každé umenie, aj fotonika má veľa obrazov, myšlienok a interpretácií a každý to vidí po svojom. Praktizovanie tohto druhu umenia vám dáva celý rad nástrojov, z ktorých si môžete vybrať tie, ktoré potrebujete, naučiť sa ich dokonale používať a použiť ich na získanie fotoniky tak, ako ju vidíte. Ovládanie tohto umenia môže priniesť inšpiráciu a len potešenie. A v snahe získať niečo nové riskujete, že budete úplne zajatí.
Tatyana Vovk, študentka
Študujem vo vzdelávacom programe „Fyzika a technológia nanoštruktúr“ a bolo by logické predpokladať, že oblasťou mojich vedomostí a záujmov je práve nanofotonika, veda o interakcii svetla s rôznymi nanoštruktúrami a časticami. To je pravda: ako vedeckú prácu vykonávam výskum optického chladenia nanokryštálov. V treťom ročníku však učiteľ našej skupiny kvantovej mechaniky Jurij Vladimirovič Roždestvensky (aj môj vedúci) analyzoval klasický problém stavov elektrónov v gravitačnom poli Zeme. Navrhol, aby najaktívnejší študenti zvážili tento problém nie v blízkosti Zeme, ale v blízkosti neutrónovej hviezdy so silným gravitačným poľom. Bolo veľmi vzrušujúce zistiť, že tento problém by sa dal použiť na vysvetlenie rádiovej emisie z neutrónových hviezd, o ktorej astrofyzici stále nemajú konsenzus. V dôsledku toho sme so spolužiakom a našimi vedúcimi publikovali štúdiu vo vysoko hodnotenom zahraničnom časopise – The Astrophysical Journal! Takéto uznanie vedeckej komunity je veľmi cenné, pretože nikto z nás predtým nepracoval v astrofyzike. Bolo pre nás veľmi zaujímavé vyvíjať a získavať výsledky v úplne inej oblasti fyziky – „Fyzika nanoštruktúr“ má na to všetko potrebné. Naši vedúci a učitelia vždy vítajú iniciatívu a sú radi, že môžu „začať proces“ vedeckej tvorivosti. S náležitou vytrvalosťou to niekedy vedie k prekvapivým výsledkom!
Maxim Masyukov, študent
Keďže mám široký rozhľad, bolo pre mňa dosť ťažké vybrať si budúce povolanie. V podstate ma zaujímali tri odbory: informatika, fyzika, matematika a bolo pre mňa dôležité, že tieto tri odbory boli v procese učenia dominantné. Pri účasti na olympiáde pre školákov som sa dopočul o Fakulte fotoniky a optoinformatiky Univerzity ITMO. Po preštudovaní stránky a tréningových disciplín som si uvedomil, že toto je to, čo potrebujem. Fotonika je jedným z najmladších a najrýchlejšie rastúcich odvetví vedy. Horúci túžbou prispieť k vedeckému pokroku som vstúpil na túto fakultu a bol som spokojný. Od 2. ročníka sa venujem vedeckej práci, ktorá zahŕňa štúdium najnovších zahraničných článkov z tejto vednej oblasti, programovanie, matematické výpočty, počítačové modelovanie. Rozmanité znalosti sú zárukou úspechu vo vašej budúcej kariére.
Vladimir Borisov, postgraduálny študent
Fotonika, ak chcete, je optika 21. storočia. Prečo to ďalej nenazývať optikou? Faktom je, že za posledných 50-60 rokov sa veda študujúca fyziku svetla posunula tak ďaleko vpred, že ju možno len ťažko porovnávať so všeobecne uznávanou optikou. Existujú nelineárne efekty, ultravysoké hustoty výkonu a ultrakrátke impulzy. Existuje, samozrejme, množstvo kvantových efektov a ich aplikácií. Stručne povedané, špička optickej vedy. A keďže sa takáto veda už nepodobá starej optike, našlo sa pre ňu nové slovo - „fotonika“.
Fotonika je do značnej miery aplikovaná veda. Pred fotonikou si nikto nedokázal predstaviť, aké užitočné môže byť svetlo v našich životoch. Teraz smerujeme k stále viac novým technológiám využívajúcim svetlo. Už vieme, ako prenášať informácie na obrovské vzdialenosti rýchlosťou svetla. A čoskoro sa to naučíme šifrovať, aby nás nikto „nepočul“. Smerujeme k liečbe rôznych závažných ochorení pomocou svetelných technológií. V dnešnej dobe pri zložitých operáciách chirurgovia používajú laserové skalpely na čo najpresnejšie rezy. Predstavte si, že pokroky vo fotonike nám čoskoro umožnia vyhnúť sa rezu, aby sme odstránili nádor alebo prelepili tepnu. Vďaka fotonike nie je pre nás prieskum hlbokého vesmíru až takou nedosiahnuteľnou métou. A ak sa vedci vrátane tých na našej fakulte budú veľmi snažiť, fotonika nám čoskoro poskytne skutočný klobúk neviditeľnosti a možno aj svetelný meč. A samozrejme by sme nemali zabúdať na kvantový počítač – jeden z vrcholov modernej vedy, ktorého dosiahnutie je nemožné bez fotoniky.
Stručne povedané, fotonika je teraz v popredí modernej vedy. Spája v sebe príležitosť preskúmať neprebádané problémy, ako aj uplatniť svoje znalosti v prospech spoločnosti. Možno je to oblasť fyziky, kde môže zvedavý študent maximalizovať svoj potenciál a realizovať svoj najlepší potenciál ako vedca.
Yaroslav Grachev, Ph.D., asistent, absolvent fakulty
Fotonika sa v súčasnosti vo svojom modernom aspekte nazýva optika. Fakulta sa zaoberá vývojom súčasných trendov v optike s využitím moderných informačných technológií, a to sú:
- a pracovať s laserovým pulzným žiarením vysokej energie a ultrakrátkeho trvania;
- a naopak využitie nízkoenergetického žiarenia v terahertzovom rozsahu elektromagnetických vĺn na bezkontaktnú, nedeštruktívnu diagnostiku a vizualizáciu predmetov s rozpoznávaním látok;
- a holografia, vrátane vizuálnej holografie a vytvárania a spracovania trojrozmerných digitálnych kópií objektu v reálnom čase.
Práca v tejto oblasti vedy sa pre mňa stala výbornou príležitosťou na získanie praktických zručností v dizajnérskej a experimentálnej činnosti. A človek s praktickými zručnosťami a znalosťami je vždy žiadaný.
Olga Smolyanskaya, Ph.D., vedúca laboratória Femtomedicine Medzinárodného inštitútu fotoniky a optoinformatiky
Termín „fotonika“ bol prvýkrát použitý v roku 1970 na 9. medzinárodnom kongrese rýchlej fotografie v USA, Denver. A v prvej fáze sa „fotonika“ chápala ako oblasť vedy, ktorá študuje optické systémy, v ktorých sú fotóny nosičmi informácií. V súvislosti s rozvojom laserových technológií a vynálezom laserových diód a optických komunikačných systémov pojem „fotonika“ zahŕňal optické telekomunikácie. Dnes je „fotonika“: optické a kvantové komunikačné systémy, prenos, záznam a ukladanie informácií; lekárska diagnostika a terapia (biofotonika); vývoj a výroba laserov; biologické a chemické štúdie rôznych predmetov; monitorovanie životného prostredia; svetelný dizajn atď.
Biofotonika súvisí s fotobiológiou a lekárskou fyzikou. Preto sa biofotonika na jednej strane zaoberá diagnostikou a štúdiom biologických molekúl, buniek a tkanív. Na druhej strane využíva svetlo na ovplyvňovanie biologických tkanív, napríklad v chirurgii a terapii. Biofotonika študuje rôzne aspekty interakcie biologických objektov a fotónov. Oblasťou použitia biofotoniky je preto predovšetkým ľudské zdravie. Špecialisti v oblasti biofotoniky sa zaoberajú aj tvorbou svetelných zdrojov pre medicínske účely, detektorov, zobrazovacích systémov a matematického spracovania optických signálov.
Maria Zhukova, postgraduálna študentka
Fotonika je veda o svetle, technológiách jeho tvorby, transformácie, aplikácie a detekcie. Svetlo vždy hralo v živote človeka dôležitú úlohu – premýšľajte o ňom, vďaka nemu sa pohybujeme v priestore a vidíme sa navzájom. Po prvé, ľudia sa naučili vytvárať umelé svetelné zdroje, aby si zabezpečili pohodlnú existenciu, a teraz máme obrovské množstvo špičkových zariadení, ktoré sa používajú v mnohých a rôznych oblastiach techniky.
Fotonika zahŕňa použitie laserov, optiky, kryštálov, vláknovej optiky, elektro-optických, akusticko-optických zariadení, kamier a komplexných integrovaných systémov. Fotonika je dnes vedecký výskum a skutočný vývoj v oblastiach: medicíny, alternatívnej energie, rýchlej výpočtovej techniky, vytvárania vysokovýkonných počítačov, nových materiálov, telekomunikácií, monitorovania životného prostredia, bezpečnosti, leteckého priemyslu, časových noriem, umenia, tlače. , prototypovanie a takmer všetko, čo nás obklopuje.
Dnes v Rusku, ako aj na celom svete, čoraz viac spoločností a veľkých výrobných podnikov začína vytvárať a používať nové technológie súvisiace s fotonikou. F otonika otvára široké možnosti a perspektívy rozvoja vo vedeckom akademickom prostredí, ako aj v oblasti skutočného vývoja. Táto oblasť vedomostí sa bude nepochybne z roka na rok rozvíjať!
Fotonický počítač, Wi-Fi zo žiarovky, neviditeľné materiály, bojové lasery a ultracitlivé senzory... To všetko sú plody tej istej vedy – fotoniky. O tom, prečo sa dnes svetlo stalo predmetom štúdia takmer polovice fyzikov na celom svete, v našom novom materiáli
Foto: GiroScience / Alamy / DIOMEDIA
Myš v komore je osvetlená pekelným zeleným svetlom: laser potrebuje niekoľko sekúnd, aby prenikol hlboko do tela a naskenoval ho do najmenších detailov. Na obrazovke sa objaví obraz zamotanej spleti krvných ciev - až po tie najmenšie, veľké desatiny milimetra. Ide o optoakustický mikroskop - unikátne a zatiaľ jediné zariadenie v Rusku. Prevádza optický signál na akustický a umožňuje nielen „vidieť“ krvné cievy až po mikrokapiláry, ale aj odhaliť najmenšie častice v krvi – napríklad jednotlivé rakovinové bunky.
A ak zvýšite intenzitu žiarenia, článok z prehriatia jednoducho praskne a rozletí sa. Rozumieš? - hovorí profesor Ildar Gabitov „Nežiaduce biologické objekty môžeme odstrániť priamo z tela bez chirurgického zásahu a bez ovplyvnenia celého tela. Tieto možnosti simultánnej diagnostiky a terapie sú charakteristické pre nový smer medicíny – teranostiku.
Nachádzame sa v Centre pre fotoniku a kvantové materiály v Skolkovskom vedecko-technickom ústave v biofyzikálnom laboratóriu. Zatiaľ čo vedci zdokonaľujú svoje zručnosti na vzorkách tkaniva. Ale v blízkej budúcnosti bude mať Skoltech plnohodnotné výskumné vivárium.
Zaujímavosťou je, že myšlienka spojenia diagnostických a liečebných technológií vznikla u nositeľa Nobelovej ceny, jedného z autorov americkej atómovej bomby, Richarda Feynmana. Predpovedal vytvorenie autonómnych nástrojov, ktoré by mohli vykonávať chirurgické operácie priamo na ľudskom tele. Feynman napísal: "...Bolo by zaujímavé, keby ste mohli prehltnúť chirurga. Vložili by ste mechanického chirurga do krvných ciev a on by išiel k srdcu a 'obzeral sa' tam...". Možno sa toto všetko stane realitou v nasledujúcom desaťročí. Aby sme to dosiahli, musíme pochopiť, ako fotóny interagujú s hmotou v nanoúrovni a vyvinúť metódy na ovládanie svetla.
Počítač vyrobený zo svetla
Svetlo je základom všetkého,“ dodáva profesor Gabitov na ceste do iného laboratória „Bez svetla by nebolo nič: život by na Zemi nemohol vzniknúť.“ Neexistovala by moderná medicína, moderný priemysel a neexistovala by ani celá moderná spoločnosť so zložitou informačnou štruktúrou, ekonomikou a každodenným životom. Veda o fotonike, ktorej rýchly rozvoj je spôsobený obrovským množstvom aplikácií, študuje vlastnosti svetla, interakciu svetla s hmotou a vyvíja metódy riadenia svetelných tokov. Tieto metódy majú jedno spoločné – sú založené na manipulácii so svetelnými časticami – fotónmi. (Fotón je kvantum elektromagnetického žiarenia; na rozdiel od elektrónu nemá hmotnosť ani elektrický náboj a vo vákuu sa pohybuje rýchlosťou svetla – "O".)
Prečo sa fotonika začala tak rýchlo rozvíjať práve teraz? Všetky vyspelé krajiny vrátane Ruska ju označili za strategicky dôležitú oblasť...
Menoval by som dva hlavné faktory – rozvoj prístrojovej základne a rastúce technologické potreby vrátane informačnej infraštruktúry modernej spoločnosti. Dnes je 30-40 percent svetových produktov vytvorených pomocou fotoniky a zoznam oblastí, kde sa budú objavy uplatňovať, každým dňom rastie.
Počítačové technológie zostávajú jednou z najhorúcejších oblastí. V roku 1965 zakladateľ spoločnosti Intel Gordon Moore sformuloval zákon, podľa ktorého sa počet tranzistorov na čipe a tým aj jeho výkon zdvojnásobí každé dva roky. Ale v roku 2016 jeho zákon prestal fungovať: elektronika sa už nemôže vyvíjať tak rýchlo. Nahradia ho fotonické technológie?
Elektronická technológia skutočne dosiahla v niektorých oblastiach určité limity. Všetci sme svedkami rýchleho vývoja zariadení založených na elektronike. Mnoho ľudí má vo vrecku smartfón – úžasné zariadenie, ktorého funkčnosť by bola pred 20 rokmi nepredstaviteľná. Jeho vzhľad dobre ilustruje filozofický zákon prechodu od kvantity ku kvalite. Ak by sme sa pokúsili vyrobiť niečo podobné smartfónu v časoch takzvanej diskrétnej elektroniky, potom by zodpovedajúce zariadenie bolo vyrobené z rádiových trubíc, kondenzátorov, odporov, indukčností atď. mala by veľkosť bloku. Navyše by spotreboval neskutočné množstvo energie a nemohol by fungovať kvôli neustálym poruchám z dôvodu nespoľahlivosti prvkov. Až príchod vysoko integrovaných mikroobvodov (obsahujúcich veľké množstvo prvkov - „O“) viedol k vytvoreniu nového typu zariadenia, ktoré je teraz dostupné pre každého. Ďalší pokrok vo vývoji elektroniky však v niektorých prípadoch nie je možný.
- A aký je dôvod?
Po druhé, vývoj počítačov je značne brzdený nedostatkom materiálov, ktoré dokážu odvádzať teplo. Prvky v moderných zariadeniach sa stávajú veľmi malými, ale je ich tak veľa, sú extrémne tesne zabalené, takže prehriatiu sa nedá vyhnúť. V súčasnosti sú takí priemyselní giganti ako Google a Facebook nútení umiestniť svoje „dátové centrá“ (centrá na spracovanie údajov – „O“) v chladnom podnebí: za polárnym kruhom a na severe na ropných plošinách, kde je veľa studená voda . A najväčšie čínske dátové centrum sa nachádza v nadmorskej výške 1065 m nad morom v Hohhote vo Vnútornom Mongolsku. Problém je potrebné vyriešiť, pretože hustota skladovacích systémov sa bude len zvyšovať. Zručnosť niečoho vymazať alebo zničiť sa z kultúry používateľov úplne vytráca, ako to bolo pred 20 rokmi, keď sme používali diskety alebo disky. Cloudový priestor sa zdá nekonečný.
A tretí dôvod, najdôležitejší, kvôli ktorému sa rýchlosť počítačov už nezvyšuje, súvisí s počtom elektrónov, ktoré sa podieľajú na elementárnej logickej operácii. Teraz jedna operácia v skutočnosti zahŕňa jeden elektrón. To znamená, že ďalej budeme musieť použiť „polovicu“ alebo „štvrtinu“ elektrónu, čo je absolútna absurdita. Preto vznikla myšlienka pokúsiť sa vytvoriť vysoko integrované zariadenia pomocou fotónov.
Bude to podobné technologickému prelomu v 70. rokoch, keď sa začali používať optické vlákna namiesto medeného kábla? Napokon, práve tento prechod v podstate vytvoril modernú informačnú spoločnosť.
Áno, vláknová optika – tenké vlákno z priehľadného materiálu, cez ktoré sa svetlo prenáša vysokou rýchlosťou – je úžasný materiál. Predstavte si: desiatky kilometrov optického vlákna majú rovnakú priehľadnosť ako meter okenného skla! To umožňuje použiť fotóny namiesto elektrónov ako nosiče informácií. Vytvorenie technológie optických vlákien a vynález optických zosilňovačov viedli k obrovským prelomom v oblasti vysokorýchlostného prenosu. Teraz, samozrejme, existuje pokušenie použiť fotonické technológie nielen na prenos, ale aj na spracovanie informácií.
- Je teda možné v blízkej budúcnosti vytvoriť fotonický počítač?
Tu narážame na problémy, ktoré ešte nie sú vyriešené. Napríklad moderný procesor je zložitá štruktúra vyrobená z malých prvkov. Každý rok spoločnosti zlepšujú technológiu: Apple a Samsung majú technologické rozmery približne 7 nanometrov (to znamená, že dnes je možné pracovať s časťami tejto veľkosti a podľa toho umiestniť množstvo miniatúrnych prvkov. - „O“). Ale ako vieme, fotón je častica aj vlna. Navyše dĺžka tejto vlny používanej v moderných informačných systémoch je 1550 nanometrov. Zhruba povedané, smartfón založený na fotonickej technológii by bol dnes asi 200-krát väčší, než na čo sme zvyknutí.
Druhým nevyriešeným problémom je nedostatok účinných metód na riadenie tokov fotónov. Je známe, že elektróny majú náboj, takže s nimi možno manipulovať pomocou magnetického alebo elektrického poľa. Fotóny sú neutrálne a to sa nedá. Dnes každý očakáva vznik nových hybridných zariadení, ktoré by spájali fotoniku a elektroniku. Výskumné centrá kľúčových spoločností sa snažia tento problém vyriešiť.
Čo to dá? Neuveriteľný výkon? Má ľudstvo problémy, ktoré treba riešiť takouto produktivitou?
Samozrejme, aj také úlohy sú v oblasti modelovania klímy, výskumu mozgu, medicínskych a biologických problémov... V tomto zozname by sa dalo pokračovať ešte dlho. Čo sa týka nových príležitostí pre každodenný život – viete, na túto otázku neviem odpovedať. Pred 20 rokmi sme si opäť nevedeli predstaviť, aké úžasné schopnosti budú mať smartfóny. Fantazírovanie o tom, k akej funkcionalite môže viesť vytváranie fotonických zariadení s vysokým stupňom integrácie, je preto nevďačná úloha.
Veda o osvietení
- Aká drahá je veda o fotonike? Aké zariadenia vedci potrebujú?
Je ťažké si predstaviť obrovské projekty, ako je hadrónový urýchľovač v oblasti fotoniky - rozsah procesov je tu menší. Ale táto veda je veľmi drahá. Fotonické centrá, ktoré pracujú s veľmi malými štruktúrovanými objektmi, s novými materiálmi a novými zariadeniami, zvyčajne stoja približne 250 – 300 miliónov dolárov.
- Kde sa dnes sústreďuje vedecký potenciál a kde sa s najväčšou pravdepodobnosťou objavia nové superzariadenia?
Čoraz viac výskumu sa presúva a sústreďuje do veľkých spoločností. Kľúčoví pracovníci sú veľmi drahí, preto spoločnosti zadávajú časť svojho pilotného a vysoko rizikového výskumu univerzitám, kde majú kvalifikovaných profesorov a dobrých študentov.
Ak hovoríme o krajinách, veľa práce sa robí v USA. Okrem toho sú dobré centrá v Anglicku, Nemecku, Japonsku a Kórei. Čiastočne vo Francúzsku. Veľa práce sa robí na univerzitách, ako je University of Rochester v New Yorku. Toto je všeobecne známe miesto pre všetkých, ktorí majú vzťah k optike. Svoju prácu tu začali takí slávni optickí giganti ako Kodak, Xerox, Bausch a Lomb.
- Čína ešte nie je na tomto zozname?
Čína je iný príbeh. Na fotoniku sú tam vyčlenené obrovské prostriedky. Číňania už dominujú v určitých oblastiach výroby, no vo vývoji nových zariadení môžu byť stále trochu pozadu. Hoci niekde, napríklad v kvantových komunikáciách, Číňania predbehli celý svet. Doslova tento rok v septembri pomocou kvantového satelitu QUESS nadviazali komunikáciu medzi Čínou a Rakúskom. To nielenže prekonalo rekord vo vzdialenosti, ktorú signál prešiel, ale zároveň to znamenalo začiatok vytvárania komunikačných spojení, ktoré sa nedajú hacknúť.
Čína sa rozvíja veľmi rýchlo, priťahuje nielen značné finančné prostriedky, ale aj ľudský potenciál. Teraz je zaujímavé, že čínski študenti už po štúdiu často nezostávajú v tých istých štátoch, vracajú sa do Číny a potom, keď sa stanú vedúcimi laboratórií, pozvú tam svojich profesorov.
Nie je žiadnym tajomstvom, že elektronika je oblasťou, v ktorej Rusko, mierne povedané, výrazne zaostáva: na civilnom trhu s mikroprocesormi máme 100-percentný dovoz. Čo možno povedať o ruskej fotonike? To je obzvlášť zaujímavé, keďže v BRICS sú za to zodpovedné Rusko a India ako jedna z najsľubnejších oblastí vedy.
Áno, Rusko a India zrejme zavedú spoločné programy v oblasti rádiofotoniky. Celkovo je však výber, povedal by som, opodstatnený. Málokto si pamätá, že v roku 1919, na vrchole občianskej vojny, bol rozhodnutím vlády vytvorený Štátny optický inštitút (GOI). V roku 1923 to bola jedna z najlepšie vybavených vedeckých inštitúcií na svete.
Vo všeobecnosti táto úžasná inštitúcia vyriešila veľa problémov. Povedzme, že pred prvou svetovou vojnou bolo hlavným výrobcom optiky Nemecko a niekde uprostred vojny boli zavedené sankcie, ako sa teraz hovorí. To znamená, že zariadenia už neboli dodávané do Ruska. Bolo potrebné vytvoriť odvetvie, v ktorom indická vláda zohrala obrovskú úlohu. Na jeho základe bol v tom istom roku 1919 postavený 300-metrový interferometer na pozorovanie hviezd. Tam sa zaoberali základnou vedou a vytváraním technologickej základne. Vzniklo tu všetko – od lekárskych mikroskopov až po najkomplexnejšiu vojenskú optiku a šošovky pre kozmické lode.
Bohužiaľ, v šialených 90. rokoch GOI upadla do žalostného stavu. Mnohí odborníci boli ráznym rozhodnutím vedenia prijatých pracovať na ITMO – St. Petersburg Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Teraz je to jedinečná vzdelávacia inštitúcia, kde sa vykonáva veľmi seriózna vedecká práca. No a okrem toho sa nedá nespomenúť Fyzika a technika, MISIS, Univerzita. Baumana v Moskve, Novosibirská univerzita. Teraz je celá táto oblasť na vzostupe a rozhodnutie ruskej vlády podporiť rozvoj fotoniky v Rusku nie je náhodné. Mimochodom, Skoltech sa podieľal na tvorbe tohto programu. Napokon je tu vážny záujem zo strany podnikov: existujú organizácie, ktoré vyrábajú konkurencieschopné produkty pre civilné aj vojenské aplikácie a vyvíjajú nové produkty.
Späť do budúcnosti
Povedzte nám o fotonických technológiách, ktoré zmenia náš každodenný život. V akom štádiu je vývoj Li-Fi - Wi-Fi poháňané fotónmi?
Za zakladateľa tejto technológie je považovaný nemecký fyzik Harald Haas, ktorý v roku 2011 použil LED lampu ako router. V laboratórnych podmienkach dosahoval prenosovú rýchlosť 224 Gb/s. Táto rýchlosť umožňuje napríklad stiahnuť 18 filmov s veľkosťou 1,5 GB za 1 sekundu. Ďalšou dôležitou nuansou je tajomstvo. Rádiové vlny môžu prechádzať stenami, čo znamená, že pri komunikácii cez Wi-Fi je možné rádiový signál ľahko prečítať, dáta je možné ukradnúť a dešifrovať. Modulované svetlo sa nedostane ďaleko od miestnosti, je oveľa ťažšie skryto zachytiť takýto signál - je vnímaný a prenášaný v zornom poli. Táto technológia je však ešte ďaleko od implementácie. Technológie založené na plazmonike sú realistickejšie.
-Čo sú zač?
Plazmonika sa začala rozvíjať len asi pred 15 rokmi, no javy s ňou spojené sú známe už veľmi dlho. Napríklad v starovekom Egypte boli kovy pridávané do skla a maľované rôznymi farbami. A v Britskom múzeu je unikátny pohár vyrobený zo skla, v ktorom je rozpustené zlato, takže v jednom svetle je ružový a v druhom je zelený. Ako sa ukázalo, ide o to, že pri rozpustení v skle sa zlato nerozptyľuje do molekúl, ale zhromažďuje sa do zhlukov – veľkosť častíc je približne 50 nanometrov. Ak je osvetlená svetlom, vlnová dĺžka je väčšia ako veľkosť častice a svetlo okolo nej prechádza bez rozptylu. Tento objav viedol k vytvoreniu širokej škály technológií, ako sú nanolasery, ktoré sú menšie ako vlnová dĺžka, a ultracitlivé senzory.
- Existujú už fungujúce modely?
Jedzte. Prvé práce o takýchto laseroch publikoval pred niekoľkými rokmi Misha Noginov, absolvent MIPT žijúci v USA. Ako prvý zostrojil laser s rozmermi 40 nanometrov – miliónkrát menší ako hrúbka ľudského vlasu. Informácie o tom sa objavili v roku 2011 v časopise Nature. Odvtedy sa začal experimentálny život nanolaserov. Najmä náš ďalší bývalý krajan Mark Stockman, študent akademika Spartaka Beljajeva, rektora Novosibirskej štátnej univerzity, prišiel so SPASERom - plazmmonickým nanozdrojom optického žiarenia. Ide o časticu s rozmermi 22 nanometrov, teda stokrát menšou ako ľudská bunka. Vďaka špeciálnemu povlaku sú častice SPASER schopné „nájsť“ metastatické rakovinové bunky v krvi a priľnutím ich zničiť. Podľa Stockmanových extrémne optimistických odhadov by sa prvé zariadenia tohto druhu mohli objaviť v priebehu budúceho roka.
- Na čo budú predovšetkým ultracitlivé senzory?
Napríklad na označovanie výbušnín. Pre protiteroristické aktivity je veľmi dôležité vedieť, odkiaľ sa tá či oná výbušnina vzala a nájsť zdroj, odkiaľ unikla. Na celom svete sa vynakladá veľké úsilie na označovanie výbušnín, pretože potom, zhromaždením toho, čo zostalo po výbuchu, je možné pochopiť, kde bola látka vyrobená - až po posun a čas. A to tak, že nepriateľ nemôže pochopiť, čo sa tam pridáva. A tento problém je vyriešený jednoducho: do výbušniny sa dostane niekoľko molekúl, ktoré dokáže rozpoznať senzor založený na fotonickej technológii.
Ďalším smerom je označovanie liekov. Je známe, že v každej tablete je veľmi malé množstvo účinnej látky a podstatnú časť tvorí plnivo a obal. Môžeme zmiešať povedzme päť farbív v určitom pomere, potom ich zriediť na nízke koncentrácie a tak označiť pravé tablety cez určitú poťahovú kompozíciu. Aby ste ich odlíšili od falzifikátov, stačí položiť tablety na špeciálny substrát a zistiť, aké spektrum vyžarujú. Tento sľubný smer sa vo svete široko rozvíja.
V našom laboratóriu v Skoltech vyvíjame senzor, ktorý dokáže určiť hladinu kortizolu, stresového hormónu, v ľudskej krvi. Pôjde o nositeľný gadget, ktorý prenáša informácie v reálnom čase. Viete si predstaviť, čo je to neoceniteľná vec pre ľudí, ktorých práca si vyžaduje neustále sústredenie?
Koncom 60. rokov sa vo svete hovorilo o vytvorení bojových laserov. Náš program viedol nositeľ Nobelovej ceny Nikolaj Basov. Pod jeho vedením vznikol bojový laser schopný zasiahnuť balistickú strelu. Ktoré oblasti fotoniky sú zaujímavé pre armádu?
Samozrejme, práca v oblasti bojových laserov prebieha vo všetkých krajinách, ale nie je to téma, o ktorej by sa dalo diskutovať. Dnes sa aktívnejšie diskutuje o možných metamateriáloch (takto sa nazývajú materiály, ktorých vlastnosti boli obohatené nanotechnológiou – „O“) na kamufláž.
- Áno, spoločnosti opakovane uviedli, že sú pripravené vytvoriť neviditeľný plášť, ako v románe H.G. Wellsa.
Ide o mimoriadne populárny trend v mediálnom priestore. Vo Wellsovom románe bola neviditeľnosť založená na princípe transparentnosti materiálu. Tento princíp, respektíve jeho napodobňovanie, sa v súčasnosti realizuje. Teraz sa napríklad v Soule diskutuje o projekte výstavby veže, ktorá sa z času na čas stáva „transparentnou“. Povrch budovy bude osvetlený LED diódami a množstvo kamier umiestnených na fasádach bude v reálnom čase vysielať na jej povrch obraz oblohy. Plne „aktivovaná“ veža by sa mala stať neviditeľnou proti oblohe. Je pravda, že nie je celkom jasné, ako sa vyriešia problémy s bezpečnosťou letectva, vzhľadom na to, že neďaleko tohto miesta je letisko.
Ďalšia technológia bola opísaná v knihe sci-fi - "Neviditeľná žena". Tam je dáma obklopená škrupinou, ktorá skresľuje priebeh lúčov.
Tento princíp je implementovaný pomocou metamateriálov. Metamateriály dokážu ohýbať svetelné lúče tak, že objekt, ktorý sa za nimi skrýva, sa stane neviditeľným. Problém je však v tom, že je to možné len pri veľmi malých objektoch – rádovo v centimetroch – a v úzkej oblasti spektra.
V oboch prípadoch je priskoro hovoriť o skutočnej neviditeľnosti.
Fyzika na zajtra
V dvadsiatom storočí bol vývoj jednej alebo druhej oblasti fyziky spravidla určený politickým príkazom. Akademik Ginzburg v jednom zo svojich posledných rozhovorov povedal, že keď Američania zhodili atómovú bombu, jeho plat sa zvýšil 3-krát... Čo podľa vás dnes poháňa rozvoj tej či onej oblasti fyziky?
V posledných desaťročiach nie sú objednávky určované politickými, ale skôr priemyselnými potrebami. Veď ako to bolo predtým? Bol urobený nejaký objav, nejaký fenomén bol študovaný, niektoré matematické fakty boli odhalené a po dosť dlhom čase boli začlenené do aplikácií. Teraz je rýchlosť implementácie taká, že od objavu až po vzhľad technológie prejde doslova niekoľko mesiacov. Celá biofotonika vznikla asi pred siedmimi rokmi a dnes sa ani jedno veľké centrum fotonických technológií nezaobíde bez príslušného laboratória.
Preto sa teraz na Západe rozvoj fyzikálnych disciplín presúva z fyziky na inžinierske. Práve tam je dnes lepšie financovanie a je tam priemyselná zákazka. Zároveň klesajú financie na katedry fyziky. Toto je všeobecný trend, ktorý vidím v Európe aj v USA.
- Znamená to, že prichádza prerozdelenie financií medzi fundamentálnu a aplikovanú vedu?
Dosť možno. Pokrok v základnej vede si často vyžaduje veľmi veľké kapitálové investície. Fundamentálna veda sa stáva veľmi drahou, takže existuje medzinárodná spolupráca a finančná konsolidácia. Toto je bežný jav. Kedysi sme v Landauovom inštitúte mali taký uhol pohľadu, že len nepochopiteľné a neznáme javy sú skutočnou fyzikou. A všetko ostatné je aplikácia. Takže z tohto pohľadu by dnešná fundamentálna veda bola, povedzme, štúdium temnej hmoty a temnej energie.
V jednom z vašich rozhovorov ste povedali, že kvalita vzdelávania študentov fyzikálnych odborov katastrofálne klesá. Učíte v USA a Rusku. Platí to pre obe krajiny?
Pokles záujmu o vedu je celosvetovým problémom. Je dobre viditeľný takmer všade. Ľudstvo by sa nad tým zrejme malo zamyslieť, pretože skôr či neskôr to povedie k nejakým negatívnym dôsledkom. Áno, konštatujem fakt, že kvalita vzdelávania žiakov po škole klesá. Dôvodov je veľa, jedným z nich je zničenie pátracieho systému a následná starostlivosť o talentované deti najmä z provincií.
Navyše, moderný ruský internátny systém má veľké ťažkosti, pretože sú naň vyčlenené finančné prostriedky ako na bežné školy. Akademické inštitúcie nachádzajú zdroje financovania od tretích strán, ale toto nie je ich profil. Štát sa tým musí systematicky zaoberať. V sovietskych časoch práve tento systém, ktorý si od nás Čína požičala, fungoval veľmi dobre.
V USA svojho času údajne kopírovali sovietsky systém matematických škôl, ale o Číne som ešte nepočul...
Keď sa rozprávam s kolegami v Číne, vidím veľa známych vecí – čím sme si kedysi prešli. Skopíroval sa tam napríklad sovietsky systém súťaží a výberu najlepších žiakov. Toto je mi veľmi blízke, pretože tak som sa dostal k vede. Mama bola učiteľka a odoberala Učiteľské noviny, kde vychádzali úlohy na fyzikálno-matematickú olympiádu. Riešil som ich pre všetky triedy naraz a riešenia som posielal poštou. Zadania navyše zostavovali veľmi múdri učitelia, pretože vyrovnávali rozdiel medzi špecializovanými školami, ktoré poskytovali veľmi dobré školenia, a vidieckymi. Inými slovami, dôraz sa kládol na inteligenciu, na vynaliezavosť, na ľudí s potenciálom. Teraz v Rusku to tak nie je.
- Mnoho ľudí nazýva 20. storočie storočím jadrovej fyziky. Ktorá oblasť fyziky sa stane vlajkovou loďou 21. storočia?
Najúžasnejšou oblasťou modernej fyziky je podľa môjho názoru veda o vesmíre. Temná hmota a temná energia sú záhadné, úžasné javy, ktoré boli objavené a stále čakajú na vysvetlenie. Štúdium a rozlúštenie týchto javov povedie k obrovskému pokroku v našom chápaní štruktúry sveta. Ale fotonika, o ktorej sme dnes hovorili, bude hrať v 21. storočí rovnakú úlohu ako parný stroj v 19. alebo elektronika v 20. storočí.
Vypočítajte svetlo
VizitkaFyzik Ildar Gabitov prišiel k svojej vášni pre fotoniku prostredníctvom matematických vzorcov. Teraz pracuje v troch smeroch naraz - študuje vlastnosti svetla, realizuje vývoj v živote a vytvára programy pre rozvoj vedy.
Ildar Gabitov je profesorom na Fakulte matematiky na University of Arizona (USA), riaditeľom Centra pre fotoniku a kvantové materiály na Skolkovskom inštitúte vedy a techniky a vedúci výskumník na Ústave teoretickej fyziky. L.D. Landau RAS.
Narodil sa v roku 1950 v rodine učiteľa a banského inžiniera. Študoval na Leningradskej univerzite na katedre fyziky. Na katedre matematickej fyziky boli jeho učiteľmi slávni profesori Olga Ladyzhenskaya a Vasily Babich. Istý čas pracoval v uzavretom ústave pri Leningrade, v Sosnovom Bore. Potom - na Ústave matematiky v Biškeku. Odtiaľ prešiel do Landauovho inštitútu k akademikovi Vladimirovi Zacharovovi. Na samom začiatku 90. rokov sa presťahoval do Nemecka a potom do Los Alamos National Laboratory v USA, potom sa usadil na University of Arizona. Trávi tam väčšinu roka.
Profesor Gabitov je autorom viac ako 100 vedeckých prác o teoretickej a matematickej fyzike, nelineárnej optike, teórii integrujúcich systémov, komunikáciách z optických vlákien, viacúrovňových javoch a nanomateriáloch, nanofotonike a nanoplazmonike. Ako odborníka ho uznávajú mnohé medzinárodné odborné asociácie vrátane National Science Foundation (USA), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, US Civilian R&D Foundation (USA), Engineering and Physical Sciences Research Council (UK). Je členom akademickej rady Skolkovského inštitútu vedy a techniky. Podieľal sa na príprave „Medzirezortného programu pre vedecký výskum a vývoj v oblasti fotoniky na obdobie rokov 2017-2020“ Ministerstva školstva a vedy Ruskej federácie.
Optika je jednou z najstarších a najuznávanejších vied, ktorá študuje tvorbu, šírenie a zaznamenávanie svetla.
Súčasný stupeň vývoja optiky
Vedecký svet verí, že tri hlavné objavy posledných rokov do značnej miery aktualizovali optiku ako vedu a prispeli k posilneniu jej úlohy vo vývoji moderných technológií:
- vynález lasera;
- vytvorenie optického vlákna, ktoré má nízke straty;
- návrh polovodičových laserov.
Tieto vynálezy viedli k vzniku nových vedeckých disciplín, napr.
- elektrooptika;
- optoelektronika;
- kvantová elektronika;
- kvantová optika a iné.
Pojem „elektrooptika“ sa používa na označenie vedného odboru, ktorý skúma princípy činnosti, javy a konštrukčné vlastnosti optických zariadení, v ktorých hrajú elektrické efekty najvýznamnejšiu úlohu. Medzi tieto optické zariadenia patria napr.
- lasery;
- elektrooptické modulátory;
- prepínače.
Optoelektronika považuje zariadenia a systémy, ktoré nejakým spôsobom súvisia so svetlom, v ktorých je dôležitá elektronická povaha. Príklady takýchto zariadení sú:
- LED diódy;
- Displeje z tekutých kryštálov;
- maticové fotodetektory.
Sekcia kvantovej elektroniky je venovaná zariadeniam a štruktúram založeným na interakcii svetelnej vlny s hmotou. Kvantové elektronické zariadenia zahŕňajú lasery a nelineárne optické zariadenia, ktoré sa používajú na zosilnenie a posun vĺn.
Kvantová optika sa zaoberá hlavne kvantovými a koherentnými vlastnosťami svetla.
Termín „optické technológie“ sa teraz používa na opis zariadení a systémov, ktoré sa používajú v optickej komunikácii a spracovaní optických informácií.
Fotonika ako nástupca optiky
Pojem fotonika odráža spojenie medzi optikou a elektronikou. Toto spojenie je posilnené rastúcou úlohou polovodičových materiálov a zariadení v optických systémoch.
V tomto smere elektronika študuje procesy riadenia toku elektrických nábojov vo vákuu a hmote, zatiaľ čo fotonika je zodpovedná za riadenie fotónov vo voľnom priestore alebo v hmotnom prostredí. Predmetné oblasti oboch vedeckých sekcií sa prekrývajú, pretože elektróny môžu riadiť tok fotónov a fotóny môžu riadiť tok elektrónov.
Názov „fotonika“ naznačuje dôležitosť pochopenia korpuskulárnej povahy svetla pri popise princípov fungovania mnohých zariadení v optike.
Fotonika študuje nasledujúce procesy a javy:
- Procesy generovania koherentného svetla pomocou laserov a nekoherentného svetla pomocou luminiscenčných zdrojov, napríklad LED.
- Prenos svetla vo voľnom priestore cez „klasické“ optické prvky (šošovky, clony a zobrazovacie systémy) a vlnovody (napríklad optické vlákna).
- Modulácia, spínanie a skenovanie svetla využíva zariadenia ovládané elektricky, akusticky alebo opticky.
- Zosilnenie a frekvenčná premena svetelnej vlny pri interakcii vlny s nelineárnymi materiálmi.
- Detekcia svetla.
Výsledky výskumu fotoniky majú uplatnenie v optickej komunikácii, spracovaní signálu, snímaní, zobrazovaní informácií, tlači a prenose energie.
- lúčová optika;
- vlnová optika;
- elektromagnetická optika;
- fotónová optika.
Teória interakcie s hmotou.
Teória polovodičov a ich optické vlastnosti.
Štyri teórie svetla, každá z týchto teórií je všeobecnejšia ako predchádzajúca:
Lúčová optika vo fotonike sa používa na opis zobrazovacích systémov, čím sa vysvetľuje, prečo je obmedzená pri zvažovaní procesov vo vlnovodoch a rezonátoroch.
Fotonika využíva teóriu skalárnych vĺn pri úvahách o optických lúčoch, je nevyhnutná na pochopenie procesov v laseroch a Fourierovej optike a je užitočná pri opise koherentných optických systémov a holografie.
Elektromagnetická teória svetla je základom pre úvahy o polarizácii a disperzii svetla, vedenej vlnovej optike, vláknach a rezonátoroch.
Fotónová optika popisuje interakciu svetla a hmoty. Vysvetľuje procesy generovania a zaznamenávania svetla, premiestňovanie svetla v médiách, ktoré sú nelineárne.
Poznámka 1
Fotonika sa zaoberá návrhom a používaním optických, elektro-optických a optoelektrických zariadení.
Fotonika ako veda
Poznámka 2
Fotonika je veda, ktorá študuje základné princípy a aplikácie optických signálov ako prúdov fotónov v rôznych zariadeniach a systémoch.
Fotoniku možno definovať ako vedu o vytváraní, riadení a detekcii fotónov vo viditeľnej a infračervenej časti spektra, o ich šírení v ultrafialovej časti a v infračervenej časti dlhými vlnami. V týchto oblastiach v súčasnosti vznikajú kvantové kaskádové lasery.
História fotoniky ako vedy siaha až do roku 1960 (vtedy bol vynájdený laser). Fotonika vznikla na základe mnohých vied (okrem optiky), napr.
- fyzika pevných látok;
- veda o materiáloch;
- počítačová veda;
- fyzika polovodičov atď.
Poznámka 3
Termín „fotonika“ sa prvýkrát objavil v práci A.N. Terenin „Fotonika molekúl farbiva“. V roku 1970 sa fotonika začala definovať ako veda, ktorá skúma procesy a javy, v ktorých fotóny slúžia ako nosiče informácií.
Vedecké záujmy fotoniky sú široké. Ak sa v minulosti zaoberala otázkami týkajúcimi sa najmä telekomunikácií, teraz medzi jej oblasti záujmu patria:
- lasery;
- polovodičové technológie;
- výskum v oblasti biológie a chémie;
- otázky životného prostredia;
- nanoobjekty;
- informatika atď.
Výsledky fotonického výskumu, ktoré sa zaoberajú tvorbou, riadením a reguláciou optických signálov, sú široko používané: od prenosu informácií pomocou optického vlákna až po navrhovanie senzorových zariadení, ktoré modulujú svetelné signály, ktoré sa vyskytujú pri zmene parametrov prostredia.
Interdisciplinárne smery
Vďaka vysokej celosvetovej vedeckej a technickej aktivite a obrovskému dopytu po nových výsledkoch vznikajú v rámci fotoniky nové interdisciplinárne smery:
Vzťah fotoniky a iných oblastí vedy
Klasická optika Fotonika úzko súvisí s optikou. Optika však predchádzala objavu kvantovania svetla (keď fotoelektrický efekt vysvetlil Albert Einstein v roku 1905). Nástroje optiky sú refrakčná šošovka, odrazové zrkadlo a rôzne optické zostavy, ktoré boli známe dávno pred rokom 1900. Kľúčové princípy klasickej optiky, ako je Huygensovo pravidlo, Maxwellove rovnice a zarovnanie svetelných vĺn, sú nezávislé od kvantových vlastností. svetla a používajú sa ako v optike a fotonike.
Moderná optika Pojem "fotonika" v tejto oblasti je zhruba synonymom pojmov "kvantová optika", "kvantová elektronika", "elektrooptika" a "optoelektronika". Každý výraz však používajú rôzne vedecké spoločnosti s rôznymi doplnkovými význammi: napríklad výraz „kvantová optika“ často označuje základný výskum, zatiaľ čo výraz „fotonika“ často označuje aplikovaný výskum.
História fotoniky
Historicky sa začiatok používania termínu „fotonika“ vo vedeckej komunite spája s vydaním knihy akademika A. N. Terenina „Photonics of Dye Molecules“ v roku 1967. O tri roky skôr z jeho iniciatívy vznikla na Fyzikálnej fakulte Leningradskej štátnej univerzity Katedra biomolekulovej a fotónovej fyziky, ktorá od roku 1970 nesie názov Katedra fotoniky.
A. N. Terenin definoval fotoniku ako „súbor vzájomne súvisiacich fotofyzikálnych a fotochemických procesov“. Vo svetovej vede sa rozšírila neskoršia a širšia definícia fotoniky ako vedy, ktorá študuje systémy, v ktorých sú fotóny nosičmi informácií. V tomto zmysle bol termín „fotonika“ prvýkrát použitý na 9. medzinárodnom kongrese vysokorýchlostnej fotografie (Denver, USA, 1970).
Termín „fotonika“ sa začal vo veľkej miere používať v 80. rokoch minulého storočia v súvislosti s rozšíreným používaním optického prenosu elektronických dát poskytovateľmi telekomunikačných sietí (hoci predtým sa optické vlákno používalo v obmedzenej miere). Použitie tohto termínu bolo potvrdené, keď komunita IEEE koncom osemdesiatych rokov minulého storočia identifikovala archivovaný dokument s názvom „Photonics Technology Letters“.
pozri tiež
Odkazy
- Webová stránka Katedry fotoniky a optickej informatiky
- Webová stránka Katedry počítačovej fotoniky a videoinformatiky Petrohradskej štátnej univerzity informačných technológií, mechaniky a optiky
- Webová stránka Katedry fotoniky Fyzikálnej fakulty Petrohradskej štátnej univerzity
- Webová stránka Katedry fotoniky a elektrotechniky Charkovskej národnej univerzity rádioelektroniky
- Vzdelávacie materiály Laboratória laserových systémov Štátnej univerzity v Novosibirsku
- Slovník pojmov fotoniky. Sibírska štátna geodetická akadémia
- Časopis "Photonics" Vedecký a technický časopis
- Problémy rozptylu laserového žiarenia vo fotonike a biofotonike Kvantová elektronika, špeciálne vydanie, ročník 36, č. 11-12, (2006)
Poznámky
Nadácia Wikimedia. 2010.
Pozrite si, čo je „fotonika“ v iných slovníkoch:
fotonika- Časť elektroniky, zahŕňajúca štúdium podstaty a fyzikálnych princípov rôznych svetelných zdrojov, elektromagnetických kmitov rozsahu optických vlnových dĺžok, ako aj ich využitie v inžinierskych systémoch generovania, žiarenia, prenosu... Technická príručka prekladateľa
fotonika- Fotonika Fotonika Veda a odvetvie technológie, ktoré študuje tvorbu, kontrolu a detekciu fotónov. V počiatočnom štádiu vývoja fotonika využívala viditeľné (vlnová dĺžka svetla od 400 do 800 nm) a blízke infračervené žiarenie (vlnová dĺžka 800 nm 10... ... Výkladový anglicko-ruský slovník o nanotechnológii. - M.
Pojem fotonika Pojem v angličtine fotonika Synonymá Skratky Súvisiace pojmy vlákno fotonického kryštálu, metamateriál, nanofotonika Definícia je oblasť vedy a techniky, ktorá sa zaoberá štúdiom základných a aplikovaných... ... Encyklopedický slovník nanotechnológie
Fotonika- fotonika je oblasť vedy a techniky spojená s využívaním svetelného žiarenia (alebo toku fotónov) v prvkoch, zariadeniach a systémoch, v ktorých sa generujú, zosilňujú, modulujú, šíria a detegujú optické signály;...... … Oficiálna terminológia
fotonika- foto onika, a... ruský pravopisný slovník
GOST R ISO 13695-2010: Optika a fotonika. Lasery a laserové inštalácie (systémy). Metódy merania spektrálnych charakteristík laserov- Terminológia GOST R ISO 13695 2010: Optika a fotonika. Lasery a laserové inštalácie (systémy). Metódy merania spektrálnych charakteristík laserov pôvodný dokument: 3.19 Allanova disperzia pre spojité laserové žiarenie,: Disperzia dvoch ... ...
GOST R ISO 11554-2008: Optika a fotonika. Lasery a laserové inštalácie (systémy). Metódy testovania laserov a merania výkonových, energetických a časových charakteristík laserového lúča- Terminológia GOST R ISO 11554 2008: Optika a fotonika. Lasery a laserové inštalácie (systémy). Metódy testovania laserov a meranie výkonových, energetických a časových charakteristík laserového lúča pôvodný dokument: 3.1 relatívna hladina hluku... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
dĺžka- 3,1 dĺžka l: najväčší lineárny rozmer prednej strany meranej vzorky.
V. Leach:
Dobrý deň. Kanál "Mediametrics", program "Cyber-med" a jeho moderátorka Valeria Lich. Dnes je našim hosťom Peter Zelenkov, kandidát lekárskych vied, certifikovaný neurochirurg a laureát vlády Ruskej federácie. Dobré popoludnie, Peter.
P. Zelenkov:
Ahoj.
V. Leach:
Dnes ste sľúbili, že nám poviete o fotonike pre neurochirurgiu. Čo to je? A aké sú vlastnosti a výhody?
P. Zelenkov:
Ďakujem za pozvanie. Áno, toto je téma, ktorej sa dlhé roky venujem v našom Centre pre neurochirurgiu pomenovanom po akademikovi N. N. Burdenkovi. Vo všeobecnosti, čo je fotonika? Fotonika je oblasť poznania, odvetvie fyziky, ktoré využíva svetlo, teda fotóny svetla. Svetlo sa v neurochirurgii používa pomerne dlho, toto je jedna z prvých oblastí chirurgie, kde boli potrebné osvetľovacie zariadenia, aby bolo možné vidieť jemné štruktúry mozgu a miechy, lepšie ich vidieť, spôsobiť menšie škody a predstavovať menšie riziko; k pacientovi. V súlade s tým prišiel pokrok od primitívnych svetlometov s nízkym výkonom, ktoré sa používali na začiatku 20. storočia, k moderným, veľmi zložitým zariadeniam, mikroskopom, ktoré využívajú smerovaný lúč svetla, veľmi vysoký výkon, ktorý umožňuje vidieť štruktúry hlavy v hĺbke veľmi úzkych priestorov mozog, cievy, tenké nervy a pod.
Ale súčasná fáza vývoja sa, samozrejme, netýka len osvetlenia štruktúr, ale použitia fotónov svetla, aby bolo možné rozlíšiť patológiu a zdravé tkanivo. Toto je jedna z ústredných otázok v neurochirurgii, keďže mnohé mozgové nádory rastú tak, že medzi zdravým mozgom a nádorom neexistuje žiadna hranica. Ide o difúznu zónu, v ktorej voľným okom niekedy nevidíte, kde sú nádorové bunky a kde sú normálne bunky.
Svetlo sa v neurochirurgii používa pomerne dlho, toto je jedna z prvých oblastí chirurgie, kde boli potrebné osvetľovacie zariadenia, aby bolo možné vidieť jemné štruktúry mozgu a miechy, lepšie ich vidieť, spôsobiť menšie škody a predstavovať menšie riziko; k pacientovi.
V. Leach:
A ako potom? Koniec koncov, nádor stále často musí byť odstránený?
P. Zelenkov:
Áno samozrejme. A tu vždy vyvstáva otázka radikality, to znamená, že ak odstránite príliš málo, nádor s najväčšou pravdepodobnosťou začne ďalej rásť, ak odstránite príliš veľa, dôjde k strate niektorých dôležitých funkcií. Pretože v mozgu prakticky neexistujú oblasti, ktoré by neboli zodpovedné za jednu alebo druhú funkciu. Existuje viac kritických zón, menej kritických zón. Vždy však zostáva veľmi dôležitá otázka medzi radikálnym odstránením a zachovaním funkcie. A tu prišla na pomoc neurochirurgii fotonika.
Táto téma sa začala veľmi dávno, asi pred 30 rokmi, a teraz zaznamenala veľký rozvoj, keď pomocou metód fluorescencie a spektroskopie s použitím laserov, ktoré ste spomenuli, dokážu rozlíšiť, môžu vyhodnotiť vlastnosti tkaniva na základe ich svetla charakteristiky, ich absorpcia svetla a odmietnutie zodpovedajúcej odozvy (ide o fluorescenčný efekt) umožňuje presnejšie rozlíšiť počas operácie, priamo počas nej, či ide o nádor alebo zdravé tkanivo, prípadne nejakú prechodovú zónu. Táto téma sa na našom ústave rozvíja už veľmi dlho, teraz sa volá Národné centrum medicínskeho výskumu pre neurochirurgiu pomenované po akademikovi N. N. Burdenkovi. A aktívne sa používa pre mozog a miechu.
V. Leach:
Toto už nie je operácia, ale liečba. Čo sa urobilo pre diagnostiku? Koniec koncov, dnes je veľa prípadov mozgových nádorov. Ako sa to dá diagnostikovať v počiatočných štádiách? Napríklad sa nám odporúča raz za rok ísť k lekárovi, absolvovať vyšetrenie ako lekársku prehliadku, nejakú prevenciu. Ale pokiaľ ide o mozgové nádory, nechodíme na MRI alebo CT raz ročne.
P. Zelenkov:
Absolútne a pravdepodobne vďaka Bohu, že nechodíme raz za rok. Tu trochu odbočujeme od fotoniky, keďže sme hovorili o diagnostike priamo počas operácie, čo pomáha chirurgovi lepšie vidieť nádor.
Čo sa týka prednemocničnej diagnostiky a preventívnej diagnostiky. Aby ste zabránili takémuto vývoju v počiatočnom štádiu, musíte venovať pozornosť príznakom: pravidelné bolesti hlavy, poruchy reči a pohyby končatín. A najčastejšie príčinou vôbec nebudú nádory, ale cievne poruchy a vysoký krvný tlak. Ide o skutočne spoločenský problém, keďže vysoký krvný tlak a cievne poruchy v mozgu sú rozšíreným problémom, ktorý postihuje takmer každého, a tu, samozrejme, musíte sledovať svoj celkový zdravotný stav a krvný tlak. A ak sa objavia nejaké neurologické príznaky, potom má zmysel ísť na magnetickú rezonanciu.
Vysoký krvný tlak a cievne poruchy v mozgu sú rozšíreným problémom, ktorý postihuje takmer každého
V. Leach:
Ako rýchlo sa pacient po liečbe zotaví? A zotavujú sa po operácii mozgu? Hovoríte, že každá časť mozgu je za niečo zodpovedná. Do akej miery zostáva človek funkčný?
P. Zelenkov:
Samozrejme, teraz je úroveň liečby nádorov mozgu a miechy veľmi vysoká, je oveľa lepšia ako pred 10-20 rokmi vďaka použitiu rôznych techník, ako je elektrofyziologický monitoring, fluorescenčná diagnostika, ktoré umožňujú odstrániť nádor pri zachovaní funkčne významných oblastí. A plus nové rehabilitačné metódy, obnovenie pohybov, koordinácie, preškolenie pacientov, techniky reči, ktoré umožňujú obnoviť dokonca aj reč. Môžeme teda povedať, že výsledky sú výrazne lepšie ako predtým.
V. Leach:
A liečiť pomocou fotoniky, laserov, ktorých špecialistov kombinuje, ktoré oblasti?
P. Zelenkov:
My, ako neurochirurgovia, vieme o fyzike v skutočnosti málo. Tu sme na križovatke dvoch oblastí: laserovej fyziky a neurochirurgie. Dlhodobo prospešnú spoluprácu máme s Prochorovovým ústavom všeobecnej fyziky, s laboratóriom profesora Laschenova. Dlhé roky bol on a jeho personál na našich operačných sálach a pomáhali, nastavovali zariadenia, dávali nám laserové vlákna, vypínali ten laser a hovorili nám, čo priamo vidíme v rane. Pretože na interpretáciu výsledkov tohto signálu je potrebné mať príslušnú kvalifikáciu a znalosti.
V. Leach:
Čo sa upravuje – šírka, dĺžka, hĺbka lúča, ako sa to deje?
P. Zelenkov:
Nastavuje sa spektrum, dĺžka absorpcie atď. Aby som bol úprimný, naozaj tomu hlboko nerozumiem. V tejto situácii je však stále potrebná prítomnosť inžinierov. Hoci verzie operačných mikroskopov, ktoré integrujú fluorescenčné diagnostické schopnosti, už existujú pomerne dlho. To znamená, že chirurg vlastne nepotrebuje žiadneho externého asistenta, stačí mu prepnúť tlačidlo na mikroskope a vidieť obraz vo fluorescenčnom režime.
V. Leach:
Používajú sa mikroskopy priamo počas operácie?
P. Zelenkov:
Áno. Toto je samostatný bod, ktorý by som chcel ešte raz zdôrazniť. Dá sa povedať, že fotonika ako taká, teda svetlo, sa v neurochirurgii používa pomerne dlho, v 50. a 60. rokoch sa začali používať mikroskopy na operácie mozgu. Predtým sa používali iba predné svetlá.
V. Leach:
Ako sa inštaluje mikroskop na človeka?
P. Zelenkov:
Ide o pomerne veľkú jednotku, ktorá má veľkú základňu veľkosti dobrej chladničky, z ktorej vychádza rameno, na ktorom visí samotná optická hlava mikroskopu s rúčkami. A to je pre neurochirurga veľmi výhodné. To znamená, že medzi hlavou pacienta alebo konštrukciou, ktorú potrebujeme, a samotným chirurgom je toto optické zariadenie, ktoré sa veľmi ľahko nastavuje a má veľmi silné zaostrené svetlo. Zväčšenie, ktoré je možné dosiahnuť, je až 10-15-násobné, to znamená, že môžete vidieť tie najjemnejšie štruktúry. To sa využíva nielen v neurochirurgii, ale aj v plastickej chirurgii, dokonca aj v stomatológii, otorinolaryngológii a všetkých ostatných odboroch, kde je potrebná mikrochirurgia, teda práca, kde pohyby dosahujú presnosť zlomku milimetrov.
V. Leach:
Podlieha teraz liečbe viac diagnóz?
P. Zelenkov:
Áno. Je úplne jasné, že nádory a patológie, ktoré boli predtým považované za nevyliečiteľné a chirurgovia ich jednoducho nepodnikli, sa teraz začali operovať.
V. Leach:
Ktoré napríklad?
P. Zelenkov:
Týka sa to obrovských nádorov a hlbokých nádorov. Priamo na čo sa špecializujem je chirurgia miechy, chirurgia vnútrodreňových nádorov. Predtým bola taktika neoperovať čo najdlhšie, keďže operácia miechy je vždy spojená s nejakým nedostatkom. Všetky oblasti miechy sú ešte citlivejšie, je menšia, asi taká hrubá ako môj malíček. A ak v ňom vyrastie nádor, s najväčšou pravdepodobnosťou to ovplyvní všetky jeho funkcie a symptómy človeka sa rýchlo zvýšia. A v tomto prípade každá operácia nevyhnutne vedie k zvýšeniu neurologického deficitu, ale človek má možnosť, že v budúcnosti vďaka účinnej rehabilitácii predsa len dôjde k uzdraveniu a bude opäť chodiť a žiť plnohodnotný život. Takže tu je to práve mikrochirurgia, používanie mikroskopu, monitorovanie, spektroskopia a fluorescenčná diagnostika, tento súbor nových techník, ktorý umožňuje lepšie prognózovať a skutočne efektívne pôsobiť v prípadoch, keď sa predtým radšej nedotýkali.
V. Leach:
To znamená, že dnes si ľudia môžu dovoliť chodiť dlhšie?
P. Zelenkov:
Nepochybne. Toto je zriedkavá patológia ako taká. Ak to porovnáme napríklad s tou istou oblasťou, keď liečime herniované medzistavcové platničky, stenózu miechového kanála, stane sa to takmer každému. Myslím, že ak vám a mne urobíme magnetickú rezonanciu, určite nájdu nejaké kilá, výčnelky a pod. A takýchto pacientov je oveľa viac. Ak chce každý dostať magnetickú rezonanciu, som si istý, že 10% ľudí napíše, že má hernie a potrebuje konzultáciu s neurochirurgom a nejaký druh operácie.
Ak chce každý dostať magnetickú rezonanciu, som si istý, že 10% ľudí napíše, že má hernie a potrebuje konzultáciu s neurochirurgom a nejaký druh operácie.
V. Leach:
Je nádor stále malígny alebo benígny?
P. Zelenkov:
V mozgu je približne polovica nádorov zhubných: glioblastóm a anaplastický astrocytóm, v skutočnosti ide o obrovský problém, ktorý si vyžiadal zavedenie fotoniky ako jedného z možných spôsobov riešenia, keďže ide o obrovskú skupinu pacientov. ktorí sa veľmi ťažko liečia. Napriek kombinácii operácie, chemoterapie, rádioterapie a niektorých nových experimentálnych metód nie sú výsledky ich liečby stále také uspokojivé. To znamená, že priemerná doba prežitia je asi rok, o niečo viac ako rok. Aj keď podľa skúseností nášho centra, ak pacient dostáva tieto druhy liečby kombinovane, včas a je neustále pod prísnym dohľadom, potom sa jeho život môže výrazne predĺžiť na niekoľko rokov, niekedy až desaťročí.
V. Leach:
Čo sa týka chrbtice, aké sú ukazovatele?
P. Zelenkov:
V prípade chrbtice je situácia trochu iná. V reálnej praxi tvoria pacienti s chrbticou takmer 50 – 75 % z celej praxe neurochirurga. To je bolesť chrbta, to sú rôzne kompresívne syndrómy, pri ktorých bolesť vyžaruje do končatín, do ruky, do nohy. Pracujem na oddelení, ktoré sa špecializuje na chrbticu, miechu a periférne nervy, takže týchto pacientov vidím každý deň. A to je trochu iná oblasť, má blízko k ortopédii, keďže veľa pracujeme s kostnými štruktúrami, s kĺbovo-väzivovým aparátom. A tu my, ako neurochirurgovia, používame rovnaké prístupy: mikrochirurgiu, použitie mikroskopov, rôzne minimálne invazívne prístupy, nízkotraumatické, cez veľmi malé rezy. V posledných rokoch ľudia začali aktívne ovládať endoskopiu - to je technika, ktorá umožňuje ešte menšie poškodenie svalov, tkanív a väzov.
V. Leach:
Je ľahšie operovať chrbticu ako mozog?
P. Zelenkov:
Na jednej strane sa samotná operácia chrbtice považuje v niektorých smeroch za jednoduchšiu ako operácia mozgu, pretože štruktúry sú väčšie. Teraz nehovorím o mieche, hovorím len o kostiach a platničkách. V niektorých ohľadoch sa to považuje za operáciu. Môžeme napríklad pracovať bez použitia mikroskopu (starými technikami, s veľkými rezmi, robiť veľké dekompresie), podľa toho môžeme robiť veľké stabilizácie, používať stabilizačné štruktúry (titánové implantáty, skrutky), alebo robiť malé, napr. delikátne operácie, kedy uvoľňujeme len nervové štruktúry bez akéhokoľvek poškodenia nosných štruktúr. Samozrejme, toto je úplne iný prístup, vyžadujúci si trochu inú kvalifikáciu, keďže vyžaduje skúsenosti, víziu anatómie vo veľmi úzkych, obmedzených priestoroch.
V. Leach:
Koľko pacientov môže po operácii chrbtice plne chodiť a pohybovať sa?
P. Zelenkov:
Drvivá väčšina. Klasický mýtus, že „nechodte operovať chrbticu – ochrnie“ je, povedal by som, z minulosti.
V. Leach:
Na druhej strane to aj tak paralyzuje, ale tu je aspoň nejaká šanca.
P. Zelenkov:
V extrémne zriedkavých situáciách môže pacient s herniou ochrnúť. Stáva sa to vtedy, keď sa vyskytnú nejaké komplikácie, cievne poruchy, alebo keď sa vyskytne komplikácia pri operácii, pri ktorej je narušená funkcia oboch dolných končatín. Ale spravidla sa to v 99,9% prípadov nestane.
Našou hlavnou úlohou je bojovať proti dlhodobým bolestivým syndrómom, pretože sa často stáva, že bolesť je prítomná pred operáciou, ale zostáva aj po operácii. A niekedy sa stáva, že napriek tomu, že sa znížil o 20-30-50%, pacient sa stále zameriava na tento bolestivý syndróm. Tieto skúsenosti sa nedajú odpísať. My ako chirurgovia s nimi musíme naďalej komunikovať, vysvetľovať, zisťovať ďalšie dôvody, prečo táto bolesť vzniká. Občas sa objavia zaujímavé veci. Naša konzultácia po prvýkrát odhaľuje sprievodné ochorenia, ktoré predtým neboli diagnostikované.
Chrbtica je centrálnou osou tela. A musíme hodnotiť nielen chrbticu samotnú, ale aj všetko, čo ju obklopuje, a pacienta ako celok, keďže sme všetci veľmi odlišní a bolesť je skôr stav mysle ako morfologická vec, ktorej sa možno dotknúť, vidieť. pomocou akejkoľvek metódy. To znamená, že každý má svoju vlastnú bolesť.
V extrémne zriedkavých situáciách môže pacient s herniou ochrnúť. V 99,9 % prípadov sa tak nestane.
V. Leach:
Hovoríte o herniách, ale čo ak sa vrátime k nádoru?
P. Zelenkov:
S nádormi je všetko jednoduchšie. Toto je samostatná téma. Pacienti s nádorom miechy alebo chrbtice majú zvyčajne dlhú cestu, kým sú diagnostikovaní. Najprv ich len bolí chrbát a často im nerobia žiadnu dodatočnú diagnostiku, iba röntgen, ktorý v skutočnosti nič neukáže a pacienta posielajú na fyzikálnu terapiu a vitamínovú liečbu, ktorá naopak stimuluje ďalší rast nádoru.
V. Leach:
Ale hovoríte, že chodiť na magnetickú rezonanciu každý rok sa tiež neodporúča.
P. Zelenkov:
Je to správne.
V. Leach:
čo potom robiť?
P. Zelenkov:
Takže neurológovia sa na pacienta veľmi pozorne pozerajú. Ak pacienti vidia, že sa im zhoršuje, začnú hľadať spôsoby, hľadajú iných lekárov a sami idú na magnetickú rezonanciu. Pozitívnym aspektom našej ruskej reality je, že za peniaze sa dá ľahko urobiť magnetická rezonancia a nikto sa nebude zvlášť pýtať na cestu, keďže tieto centrá musia nejako prežiť. A tok pacientov je pre nich dôležitý a služba MRI je diagnostický postup, ktorý je úplne neškodný, takže ho možno vykonať pokojne a bez lekárskeho predpisu.
Ďalšou otázkou je interpretácia fotografie, keďže k nám veľmi často prichádzajú ľudia, ktorí nevedia ani poriadne vysvetliť svoje sťažnosti, a my sa pýtame: Prečo ste vlastne prišli? "Pretože moja magnetická rezonancia hovorí, že je tam prietrž." Takže vždy vysvetľujem, že záver napísal špecialista, ktorý študoval, ako opísať, kde sú patológie a kde je norma. Ale to bolo napísané nie pre pacienta, ktorý nevie izolovať, čo je tu významné a čo nie, ale pre iného odborníka (pre neurológa, neurochirurga), ktorý vie posúdiť, čo je dôležité, klinicky významné, možno si to vyžaduje aj operáciu a ktorý nie je také dôležité.
Pozitívnym aspektom našej ruskej reality je, že za peniaze sa dá ľahko urobiť magnetická rezonancia a nikto sa nebude zvlášť pýtať na cestu, keďže tieto centrá musia nejako prežiť.
V. Leach:
Na druhej strane pacient ide k chirurgovi, pretože lekár z kliniky ho už poslal plávať. Predsa len máme dosť veľkú priepasť medzi lekármi, ktorí pracujú v nemocniciach, operujú, liečia, a ambulanciami, ktorí v prípade prechladnutia a choroby najčastejšie predpisujú aspirín a paracetamol. Možno sa kvalifikácia veľmi líši?
P. Zelenkov:
Nemôžem s tebou úplne súhlasiť. Faktom je, že tí, čo sedia na klinikách, sedia prakticky na palebnej čiare. Sú vo veľmi ťažkej situácii – finančne, ekonomicky aj sociálne. Na jednej strane sú primárom, čo sa v civilizovanom svete nazýva všeobecný lekár, rodinný lekár. V skutočnosti je to ten, kto berie ťažkú ranu k nemu ľudia so všetkými druhmi chorôb, a tento človek, samozrejme, musí byť v dobrých podmienkach. Bohužiaľ, v našej realite majú títo ľudia často nízke mzdy, nemajú veľmi dobrú podporu a majú málo príležitostí na tej istej klinike.
V. Leach:
Dokonca aj na platených klinikách nie je kvalifikácia vždy potvrdená. Aj keď príjem môže stáť výrazne.
P. Zelenkov:
Náš systém postgraduálneho vzdelávania funguje celkom dobre. Povedal by som, že kvalifikácia týchto ľudí je stále vysoká. Ďalším problémom je, že majú veľmi málo času na vyšetrenie pacienta, sú nútení písať veľa rôznych vecí. Sú zákonne obmedzené v určitých medziach, preto vznikajú stereotypy, že kvalita liečby je tam horšia ako inde. Myslím si však, že ak sa vytvoria dobré podmienky na prijatie v primárovi ambulancie, kvalita bude veľmi vysoká, aj samotní lekári sú kvalifikovaní, čo potvrdzuje aj spôsob, akým prichádzajú pacienti z mnohých ambulancií v regiónoch. Neexistuje absolútne žiadna súvislosť medzi tým, odkiaľ pacient pochádza, ako dobre bol vyšetrený a aké odporúčania boli poskytnuté. Často, keď prepúšťame pacientov domov, dokonca telefonicky kontaktujeme miestnych lekárov. Opäť platí, že v Moskve môžete ísť do bazéna alebo do rehabilitačného centra. Niekde na dedine či malom meste nie je kúpalisko, dobré športové ambulancie a pod. Ale pacient stále potrebuje rehabilitáciu. Vypracujete nejakú taktiku, snažíte sa prispôsobiť, vysvetliť, čo je možné a čo nie.
Ak sa na primárnej klinike vytvoria dobré podmienky na prijatie, kvalita bude veľmi vysoká a samotní lekári sú kvalifikovaní.
V. Leach:
Ale existujú aj domáce cvičenia, nie?
P. Zelenkov:
Samozrejme, existujú, ale to si vyžaduje obrovskú výdrž. Napriek tomu je mojou hlavnou radou ísť k trénerovi. Ak všetko správne namotivujete a vysvetlíte, tak sa človek o seba naozaj postará.
V. Leach:
Koľko? Pacienti cvičia mesiac alebo dva, potom je to naozaj zlé.
P. Zelenkov:
Mám pocit, že to nestačí. Niekedy je efekt našich operácií, najmä pri herniách, taký dobrý, to znamená, že človeku bolo zle, potom vstal, chodil a začal si užívať život, že sa jeho celkový životný štýl trochu zmení, začne si dovoliť viac aktivity. , lepšie sa o seba stará, chápe, že je lepšie nedopustiť, aby sa to opakovalo. Čo by ste pre to mali urobiť? Posilnite chrbtové svaly: plávanie, cvičenie.
V. Leach:
Kto je váš pacient najčastejšie?
P. Zelenkov:
Ako sa hovorí: "Všetky veky sú tu podriadené." U mladých ľudí je väčšia pravdepodobnosť, že budú mať prietrže, zranenia a bolestivé syndrómy spojené s kŕčmi svalov. V kategórii starších ľudí hovoríme skôr o dlhodobých stenózach miechového kanála, pri ktorých osteochondróze v dôsledku dlhodobého zaťaženia rastú základné prvky a stláčajú nervové zakončenia. Toto je bežnejšie v kategórii nad 50 rokov.
V. Leach:
A ak sa vrátime k nádoru, kto ho dostane častejšie? A z akých dôvodov?
P. Zelenkov:
Nádory sú, samozrejme, genetické, to znamená, že existuje určitý druh genetickej predispozície, plus faktory vonkajšieho prostredia a môže existovať chemická a radiačná expozícia. Ale ako vieme, teraz sú to poruchy v génoch, to znamená, že mechanizmy sebadeštrukcie v niektorých bunkách prestanú fungovať a zmenia sa na nádorovú bunku. Normálne sa u každého zdravého človeka neustále tvorí určitý počet nádorových buniek. No akonáhle si táto bunka uvedomí, že sa stala nádorovou bunkou, spustí sa v nej proces apoptózy, teda sebadeštrukcie. Táto bunka jednoducho odumiera kúsok po kúsku a nedáva vznik nádoru. Porucha tohto mechanizmu udržiava takéto bunky nažive a v určitom bode sa objaví kritická masa a začne rásť. Dôvody pre to nie sú úplne známe, existuje veľmi veľký vklad do molekulárnych, biologických a genetických mechanizmov. A pri mnohých nádoroch boli tieto mechanizmy veľmi hlboko študované, je známych veľa génov, v ktorých sa nádor môže vyvinúť, a dokonca aj genetické testovanie môže vopred predpokladať, že táto osoba je vystavená vysokému riziku, že musí mať MRI každú roku a pozorne sledovať, či sa tento nádor rozvinie alebo nie.
Na základe genetického testovania sa dá vopred predpokladať, že tento človek je vysoko rizikový, že mu treba každý rok robiť magnetickú rezonanciu a pozorne sledovať, či sa tento nádor rozvinie alebo nie.
V. Leach:
Ovplyvňujú traumy vývoj nádoru?
P. Zelenkov:
Táto otázka je často kladená, ale pokiaľ viem, neexistuje tu žiadna priama súvislosť. Ako nás učili v inštitúte v prvých rokoch: „Získajte rodinnú anamnézu: zistite, či vaši rodičia, starí rodičia alebo možno prastarí rodičia mali nádory.“ Často samotná príroda naznačuje, že existuje nejaký druh rodinnej predispozície, potom treba tomuto konkrétnemu pacientovi venovať väčšiu pozornosť.
V. Leach:
Skracujú nové liečby pobyty v nemocnici?
P. Zelenkov:
Áno. Tu sa môžeme vrátiť k našej operácii chrbtice. Môžem povedať, že predtým bola operácia spinálnej stenózy veľká operácia, s veľkým rezom, laminektómiou, dlhým hojením, pacient bol nútený dlho ležať, kým ja som mal zadnú fúziu chrbtice, fúziu kostí atď. Teraz môžeme vykonať dekompresiu pomocou endoskopu cez 5-milimetrový rez a prepustiť pacienta večer domov. Na jednoduché posúdenie stavu spravidla čakáme deň, ale na druhý deň môžeme pacienta prepustiť. Technológia vám umožňuje rýchlo opustiť nemocnicu a vrátiť sa do normálneho života.
V. Leach:
Sú dnes naši lekári školení u nás alebo v zahraničí? Pretože v niektorých odboroch sa lekári sťažujú, že neposkytujeme plnohodnotné školenie.
P. Zelenkov:
Veľa som cestoval do zahraničia na rôzne kliniky. Trénoval som a študoval v Nemecku a Francúzsku a môžem povedať, že v Rusku je úroveň medicíny všeobecne dosť vysoká, najmä vo veľkých mestách: Moskva, Petrohrad, Novosibirsk a pod. Veľké centrá majú takmer všetky rovnaké techniky, aké sú dostupné vo vyspelých západných krajinách. Možno zaostávame práve v úrovni klinického výskumu, rôznych nových techník, úplne experimentálnych. Pre ten istý glioblastóm v Rusku existuje podstatne menej klinických štúdií, nových metód, využívajúce nové fyzikálne, chemické alebo biologické princípy, ako na rovnakých univerzitných klinikách v Nemecku. Ale úroveň výcviku sa dá získať v Rusku. Navyše pri súčasnom kurze eura je pre lekárov dosť náročné niekam cestovať na vlastné náklady a študovať. Ale medzi mojimi kolegami je veľa sústredených ľudí, predovšetkým mladých ľudí, ktorí chcú niečo dosiahnuť a naučiť sa viac. Samozrejme, radím takýmto ľuďom, ak je to možné, cestovať, študovať, sledovať a aplikovať to vo svojej praxi.
Veľké centrá majú takmer všetky rovnaké techniky, aké sú dostupné vo vyspelých západných krajinách. Možno zaostávame práve v úrovni klinického výskumu, rôznych nových techník, úplne experimentálnych.
V. Leach:
Čo ste pre seba a svoju prax získali zo zahraničných skúseností, ktoré ste tu nemali?
P. Zelenkov:
Počas ročnej stáže v Nemecku v roku 2008 som trochu zmenil filozofiu ohľadom chirurgie chrbtice: hernia, stenóza a pod. To znamená, že som videl, že nie je potrebné robiť veľké operácie, veľké dekompresie, stabilizáciu pomocou veľkého množstva kovu, že tie isté problémy sa dajú vyriešiť veľmi nízko traumatickým, minimálne invazívnym spôsobom, pomocou mikrochirurgických techník, mikrodekompresie.
V. Leach:
To znamená, že tí v zahraničí boli v tomto období pred nami?
P. Zelenkov:
Aj v Nemecku nájdete kliniky, ktoré fungujú starými aj novými metódami. Nedávno som napríklad absolvoval klinickú stáž na univerzite v Bordeaux I vo Francúzsku. A prekvapilo ma, že tam boli ľudia s trochu iným prístupom. To znamená, že sú to, dalo by sa povedať, otvorenejšie prevádzky, ktoré sme používali pred 10 rokmi, sú však nasadené, sú urobené veľmi dobre, všetko tam funguje ako hodinky, celý tím vie, čo a ako má robiť, a idú rýchlo a veľmi efektívne. To znamená, že v rukách každého chirurga je dobrá metóda, v ktorej je dobrý.
V. Leach:
Treba v dôsledku toho preškoliť celý tím?
P. Zelenkov:
Samozrejme celú brigádu. Samotný chirurg je dôležitý, pretože priamo pracuje, robí to vlastnými rukami, ale úloha sestry na sále, úloha anestéziológa, úloha rádiológa - takého zamestnanca, žiaľ, nemáme. na operačnej sále, ale je aj potrebný, keďže pracujeme s röntgenom, elektrónoptickým konvertorom. To znamená, že úloha celej brigády je mimoriadne dôležitá. Operáciu nemožno zvládnuť silou a vedomosťami jedného chirurga, preto je potrebné, aby každý účastník rozumel vlastnostiam tejto operácie, niektorým nuansám, jej ťahom atď., a navyše tím musí byť dobre koordinovaný. Chirurg, anestéziológ a sestra musia byť súčasne.
V. Leach:
Ukazuje sa, že po absolvovaní zahraničnej stáže potrebujete prísť domov a preškoliť celý tím?
P. Zelenkov:
Nepochybne. Počas operácie bolo treba sestre občas vysvetľovať neznáme veci. Ale náš personál a naše sestry, s ktorými spolupracujeme v Centre neurochirurgie pomenovanom po akademikovi N. N. Burdenkovi, sú úžasní, veľmi vysokokvalifikovaní odborníci, vďaka ktorým sú naše operácie možné, pretože bez nich, bez ich skúseností by to bolo nesmierne ťažké.
V. Leach:
A ako sa táto skúsenosť potom prenáša na našich kolegov, či je tam nejaká súťaž a všetci sedia a myslia si: „Nikoho nebudem učiť, nech každý príde za mnou.“
P. Zelenkov:
Tu sa dostáva do popredia kolegialita. Môžete samozrejme sedieť a neodovzdávať svoje vedomosti a báť sa konkurencie. Ale život to aj tak vynesie von a tí, ktorí to potrebujú, toto poznanie aj tak dostanú. Preto vždy vychádzam zo zásady: je lepšie, aby som bol ja ten, kto učil, ako niekto iný. To znamená, že nemá zmysel byť psom v jasliach. Čím viac vedomostí odovzdáte iným, mladým kolegom, obyvateľom, tým viac sa vám to neskôr oplatí. Lebo aj tak si prídu po radu a pošlú svojich pacientov. Ide o obojstranne výhodný proces. Dlhoročná lekárska tradícia – ak ste svoje vedomosti dostali od svojho učiteľa, tak sa musíte pokloniť, poďakovať a odovzdať tieto vedomosti ďalej, keďže ide o náš profesijný zákon.
Dlhoročná lekárska tradícia - ak ste dostali svoje vedomosti od svojho učiteľa, potom sa musíte pokloniť, poďakovať a odovzdať tieto vedomosti.
V. Leach:
Čo sa dnes deje so špecializáciou neurochirurgia, pretože každý rok absolvuje veľa špecialistov, viac ako je potrebné, ako niektorí hovoria. Pracuje každý vo svojej špecializácii, je zamestnaný?
P. Zelenkov:
Mám pocit, že miest ubúda, je to všeobecný trend v našom zdravotníctve, prebieha určitá optimalizácia, ambulancií je o niečo menej. Ale zároveň nemôžem povedať, že potreba neurochirurgov, konkrétne v mojej špecializácii, klesá. Podľa mňa naopak uzavretá nie je. A neurochirurgov a takýchto špecialistov je v celej krajine nedostatok, keďže vidíme, že veľa ľudí prichádza z regiónov a mnohí sa z nejakého dôvodu nechcú uchádzať lokálne. Aj keď sa mi zdá, že je to mylná predstava. Pretože úroveň kadetov je dosť vysoká a ľudia sú celkom schopní operovať na zemi s niektorými vecami, okrem tých najzložitejších, na ktoré sú potrebné skúsenosti. Preto si myslím, že počet neurochirurgov, podobne ako iných špecialistov, by mal pribúdať.
A tu je môj osobný názor, že ľudia by mali dostávať vysoko kvalifikovanú, technologicky vyspelú pomoc v mieste svojho bydliska, pretože dostať sa do Moskvy je veľmi ťažké, niekedy je to pre nich jednoducho nemožné. Som zástancom decentralizácie, aby túto pomoc ľudia ľahko dosiahli a dostali ju v mieste svojho bydliska, neďaleko bydliska. A zároveň byť v kontakte, v kontakte s lekárom, ktorý s nimi pracoval. Keďže záležitosť nie je obmedzená na jednu operáciu, život ide ďalej a pacient potrebuje dohľad, rehabilitáciu a kontrolné vyšetrenia. Často sú recidívy, nové problémy, keď za mnou prídu ľudia, ktorí boli operovaní pred 10 rokmi s nejakými novými otázkami a problémami, vždy sa snažia dostať k tomu istému človeku, s ktorým sa už zaoberali, ak bol úspešný výsledok.
V. Leach:
Dnes je medzi samotnými pacientmi nejaká propaganda o prevencii, správnej diagnóze, kam, kedy, ísť?
P. Zelenkov:
Toto je vlastne veľké zlyhanie.
V. Leach:
Pretože sa chystajú zaviesť do škôl finančnú gramotnosť. Financie sú dôležité, ale ak nemáte zdravie, načo je potom všetko ostatné?
P. Zelenkov:
Nevedel som, že na školách vyučujú finančnú gramotnosť.
V. Leach:
V niektorých sa zavádzajú, vrátane plánov na ďalšie zavádzanie.
P. Zelenkov:
Zdravotná gramotnosť by zrejme nebola o nič menej dôležitá ako finančná gramotnosť. Pretože starostlivosť o svoje zdravie je podľa mňa prvoradá.
V. Leach:
Deti od školy, niekedy od škôlky, začínajú viesť trochu nezdravý životný štýl: gadgety, dosť sedavý životný štýl.
P. Zelenkov:
Tu áno aj nie. Sedavý spôsob života je určite zlý. Samozrejme, na prvom mieste by mal byť šport, aktívna mobilita. Realita nášho života je však taká, že deti musia viac študovať, pribúda množstvo informácií, množstvo vedomostí. Gadget je tiež nevyhnutným dôsledkom vedeckého a technologického pokroku.
V. Leach:
Niekedy je to zlé, rodičia vykopnú svoje deti od počítačov. Ak nás predtým nebolo možné odviezť domov, teraz je nemožné vyhnať deti z domu s týmito vychytávkami.
P. Zelenkov:
Tu by ste mali vždy premýšľať: prečo dieťa potrebuje gadget? Nepozerajte sa na povrchné prejavy problému, ale na tie hlboké. To znamená, že dieťa potrebuje gadget, keď sa jednoducho nudí a keď nemá žiadne iné aktivity.
Dieťa potrebuje vychytávku, keď sa jednoducho nudí a keď nemá žiadne iné aktivity.
V. Leach:
Na druhej strane nechodí po ulici, nikde sa nepotuluje.
P. Zelenkov:
Môže ísť do športového oddielu a tam cvičiť. A tu nie je otázka pre deti, ale pre rodičov, ako organizujú čas svojmu dieťaťu a čo robia pre to, aby malo zaujímavé aktivity, aby v tejto vychytávke nemalo chuť celý deň sedieť alebo ziadna prilezitost jednoducho mat cas, pretoze ak sa tu a tam uci, tak nebude mat silu a cas sediet vela hodin. Ale stráviť nejaký čas na telefóne alebo tablete, v skutočnosti na tom nie je nič zlé, keďže ide o modernú hračku, rovnako ako sme kedysi mali kocky, švihadlá a pod.
V. Leach:
Môžem mať pár želaní pre vašich kolegov a pacientov?
P. Zelenkov:
Kolegom môžem zaželať, aby si udržali chuť neustále sa učiť niečo nové, aby toto nadšenie nevyprchalo, aby ho nenarušili žiadne životné peripetie či okolnosti, aby bola neustála chuť zlepšovať metódy, ktoré si vlastné, obohatiť sa vedomosťami.
Čo sa týka pacientov, prajem si zachovať triezvosť a nepovažovať lekárov za bohov v bielych plášťoch, ktorí vedia všetko lepšie. To znamená, že sa trochu riaďte svojou vnútornou intuíciou a zistite, čo potrebujete a čo nie. Toto môže byť také nezvyčajné odporúčanie, najmä pre ruskú realitu, no napriek tomu začnite preberať väčšiu zodpovednosť za svoje zdravie. Je lepšie pochopiť, vzdelávať sa, zaujímať sa, čítať na internete o zvláštnostiach fyziológie a anatómie. A naučte sa rysy svojej vlastnej choroby a s týmito znalosťami choďte k lekárovi. Triezvo zhodnoťte, čo sa vám odporúča. Vyberte si lekára, vyberte si kliniku. V skutočnosti je teraz sloboda voľby veľmi dobrá. A viesť zdravý životný štýl.
V. Leach:
Všetko najlepšie. Dobudúcna.
P. Zelenkov: