Прозрачное тело человека

Академик Олег Руденко (слева) с партнером проекта Арменом Сарвазяном (США).
Фото Татьяны Сарвазян

Проект Нижегородского государственного университета «Радиофизические принципы биомедицинских технологий, медицинского приборостроения и акустической диагностики» стал одним из победителей конкурса мегагрантов. Для реализации проекта в ННГУ создана лаборатория MedLab, научным руководителем которой назначен академик, заведующий кафедрой акустики МГУ им. М.В.Ломоносова Олег Руденко, а руководителем – профессор ННГУ Сергей Гурбатов. О задачах, которые решаются в ходе реализации этого проекта, с журналистом Борисом БУЛЮБАШЕМ побеседовал академик Олег РУДЕНКО.

– Олег Владимирович, расскажите, пожалуйста, о том, как именно акустика используется в медицине.

– Тело человека «прозрачно» для акустических волн. Именно этот факт позволяет использовать акустические волны для диагностики заболеваний и лечения. Широко распространена сонография – диагностическая процедура, больше известная как УЗИ. В процессе сонографического исследования ультразвуковая волна направляется на интересующий врача орган. Анализируя отраженную волну, специалист-диагност получает возможность в деталях изучать структуру каждого конкретного внутреннего органа. Именно так удается определить пол ребенка или, к примеру, обнаружить камни в почках. Сонография использует источники ультразвука небольшой интенсивности и основывается главным образом на законах линейной акустики.

– Судя по вашим публикациям, в медицине в последние годы активно используются методы нелинейной акустики, которая исследует эффекты в мощных ультразвуковых полях?

– Нужно пояснить, что один из основных признаков нелинейности процесса – непропорциональные изменения его характеристик в ответ на изменение уровня внешнего воздействия. Законы линейной акустики перестают «работать» при переходе в диапазон ультразвуковых волн больших интенсивностей. Именно этот диапазон становится рабочим, когда мы используем ультразвук для лечения заболеваний. Здесь наиболее известна литотрипсия – разрушение камней в почках с помощью серии ударных волн. Перепад давления на фронте ударной волны может быть очень крутым – что, собственно, и делает возможным эффективное разрушение камня, на который эту волну направляют. Характеристики таких волн, а также и особенности их взаимодействия с биологическими тканями, подчиняются уже законам нелинейной акустики.

Еще один пример связан с онкологией. Уничтожать раковые клетки можно методом гипертермии – локального контролируемого повышения температуры опухоли. Соответствующий эффект также может достигаться методами нелинейной акустики: на опухоль направляется должным образом сфокусированный пучок интенсивных ультразвуковых волн.

– Я слышал, что ультразвук можно эффективно использовать для адресной доставки лекарств к больному органу...

– Совершенно верно. Ультразвуковые волны способны вызывать разрыв сплошности жидкости, в которой начинают активно образовываться пузырьки. Жидкостью может быть, к примеру, лекарство. Исчезая, пузырьки создают высокоскоростные микроструйки – своего рода шприцы, эффективно «протыкающие» клеточную мембрану. В итоге лекарство попадает именно в те клетки, в которые это необходимо для эффективного лечения. Организм в целом при этом подвергается меньшему химическому отравлению.

– Проект ННГУ, в котором вы участвуете, – один из четырех проектов Нижегородского госуниверситета, победивших на конкурсе мегагрантов. В масштабах России это, безусловно, выдающийся результат. Можете ли вы сказать, что нижегородская наука обладает каким-то особым качеством?

– Уже больше десяти лет я работаю председателем Комиссии по присуждению премий РАН по физике для молодых ученых. Практически каждый год – за редким исключением – эти награды получали молодые научные сотрудники, студенты или аспиранты, связанные с нижегородским Институтом прикладной физики РАН.

И это происходило не по причине нашего хорошего отношения к ИПФ РАН. В действительности нам, членам комиссии, было даже неудобно – поскольку почти в каждом конкурсе победителями оказывались представители одного и того же института... Хотели как-то разнообразить список победителей, но других реальных претендентов просто не было.

Я считаю, что ближняя провинция, такая как Нижний Новгород, – это идеальное место для занятий наукой. Меньше соблазнов (молодежь не столь отвлечена на бизнес и меньше участвует в «утечке мозгов»), хорошая научная школа, богатые традиции...

– Если говорить о вашем проекте, каково примерное соотношение внутри проекта – между медицинской и немедицинской тематикой?

– Вы имеете в виду объем выделяемых средств?

– Наверное, да.

– Тогда не могу сказать. Мы вообще-то платим базовую часть зарплаты всем поровну, как в Советском Союзе. И только тот, кто добился прорывного результата – написал хорошую статью, получил патент, сконструировал новый прибор, – получает премию, размер которой может быть в интервале от 10 до 20 окладов.

– Называя статью хорошей, вы имеете в виду какие-то определенные критерии? Министерство образования и науки РФ постоянно напоминает нам о необходимости ориентироваться на вполне определенные численные показатели: на импакт-факторы журналов, в которых публикуются статьи, на индекс цитирования...

– Раз уж вы коснулись этой темы, не могу не высказаться. Я негативно отношусь к формальному использованию индексов цитирования – при том что у меня самого цитируемость довольно высокая. Нельзя сравнивать, что длиннее: рабочий день или диван, сравнивать можно только однородные вещи. Как анекдот звучит приказ «Рыть канаву от забора до обеда» или высказывание «В огороде бузина, в Киеве дядька».

Если мы говорим о науке, то сравнение по цитируемости можно проводить только среди специалистов, работающих в одной, достаточно узкой области. Недопустимо, к примеру, сравнивать между собой математиков и тех, кто специализируется в области физики твердого тела. Среди же физиков-твердотельщиков недопустимо сравнивать между собой экспериментаторов и теоретиков. То, что сейчас начальство нам предлагает – выстраивать всех по индексу цитирования, – считаю явной нелепостью, связанной в первую очередь с тем, что чиновникам проще ориентироваться по цифрам.

Вместо индекса цитирования мы используем экспертную оценку. Дилетантами мы себя не считаем и полагаем, что вполне компетентны в тех проблемах, которыми занимаемся. Экспертная оценка, кстати, позволяет избежать противопоставления фундаментальной и прикладной науки. В нашем случае это означает, что качественное фундаментальное исследование, связанное с важным вкладом в развитие науки, мы оцениваем с таким же весовым коэффициентом, как и вновь созданный (и не менее важный для нас) прибор.

– Но цели и задачи у вашего проекта, надо полагать, определены вполне однозначно?

Проспект экспозиции «Доктор Радио», авторы Е.М.Стрелков, Ш.Д.Китай. Музей науки ННГУ «Нижегородская радиолаборатория».

– Мегагранты – очень важное дело. Спасибо чиновникам, которые организовали этот конкурс. Но некоторые детали, кажется, оказались при этом не вполне продуманными. Например, критерии, согласно которым оценивается работа по проекту. Ориентируясь на них, трудно понять, чего же от нас хотят: важных достижений в фундаментальной науке (международного признания) или серьезного вклада в прикладные исследования – новых инновационно значимых результатов, приборов, выхода с ними на рынок?

Так, один из критериев предполагает, что у ведущего ученого проекта должен быть высокий индекс цитирования. Но самый высокий индекс цитирования – у тех, кто занимается астрофизикой, космологией, физикой элементарных частиц... Это, если так можно выразиться, «нобелевские» направления фундаментальной науки. С точки же зрения прикладных исследований эти разделы науки сегодня менее важны, чем многие инженерные проблемы. А у инженеров индекс цитирования фактически нулевой! Так чего же хотели чиновники, когда вводили этот критерий?

– Но как-то же отчеты по мегагрантам будут сравниваться друг с другом? Все равно в итоге один будет признан более качественным, другой – менее...

– Я не могу ответить на ваш вопрос. Думаю, что и чиновники не знают ответа. Поэтому мы просто хотим качественно выполнить нашу работу. Сделать на высоком уровне и ту ее часть, которая связана с решением фундаментальных проблем, и ту, которая касается прикладных и инженерных задач. У нас на самом деле все будет сделано. Но что вырвется вперед, а что отстанет, я сказать не могу. Что у нас лучше получится, то мы и будем поддерживать.

– Как известно, основные результаты по использованию эффектов нелинейной акустики в медицине получены в зарубежных лабораториях. При этом в своих статьях вы часто упоминаете о выдающихся результатах, полученных отечественным ученым Андреем Буровым. Расскажите об этом подробнее.

– Андрей Константинович Буров был поистине выдающимся человеком. Инженер, ученый и архитектор, член-корреспондент Академии архитектуры, он первым изучил возможность лечения онкологических заболеваний с помощью мощного ультразвука. В начале 1950-х специальным решением правительства СССР была создана Лаборатория анизотропных структур АН СССР под его руководством. Деятельность лаборатории была закрытой, а ее сотрудники изучали воздействие мощного ультразвука на раковые опухоли. При этом для исследований были построены уникальные по своей мощности излучатели ультразвука; его интенсивность в несфокусированном пучке удалось довести до 500 Ватт на квадратный сантиметр.

Сотрудники лаборатории еще тогда наблюдали некоторые эффекты нелинейной акустики – в частности, формирование ударных волн. Замечу также, что еще во время Великой Отечественной войны Буров научился создавать тонкие кварцевые нити, делать из них жгуты и использовать их для передачи и кодирования оптических изображений. Фактически он предвосхитил результаты, полученные значительно позже специалистами по волоконной оптике.

Лаборатория Бурова – еще один пример того, насколько эффективна административно хорошо организованная прикладная наука – в сравнении с разного рода стихийными исследованиями. Как и в космическом, и в атомном проектах, в лаборатории Бурова объединялись людские и материальные ресурсы, выдавался результат...

Был, правда, во всем этом не вполне приятный момент: все это делалось с большим напряжением сил, возможно, под некоторым страхом. Тем не менее система была эффективной. К сожалению, однако, работы Лаборатории анизотропных структур АН СССР были закрытыми. Не стало Сталина, Берии, Бурова, уникальная лаборатория была ликвидирована, и никаких следов не осталось бы от ее деятельности, если бы не рабочие тетради А.К.Бурова, которые его сын сохранил.

– Возникает ощущение, что ультразвук – по сравнению с рентгеновским исследованием – совершенно безопасен. А в действительности у ультразвуковых методов есть какие-то побочные эффекты?

– По сравнению с рентгеновским исследованием УЗИ, без сомнения, гораздо более безопасная вещь. Об опасностях же говорить не принято – против этого выступает развитая индустрия. Они, однако, есть и связаны с очень большими ускорениями, которые испытывают частицы среды в поле мощного ультразвука. Кстати, ответ на ваш вопрос возвращает нас к работам Андрея Константиновича Бурова, который в 1953–1954 годах разрушал ультразвуковым излучением клетки, внутриклеточные структуры – и лишь недавно нам удалось понять, какие именно процессы происходили при этом на уровне клетки.

Оказалось, что ускорения в поле мощного ультразвука могут в сотни миллионов раз превышать ускорение свободного падения, причем возникают такие перегрузки несколько миллионов раз в секунду. В результате клеточные мембраны и рвутся, могут даже мутации возникнуть... Механика этих процессов слабо исследована. В итоге я могу сказать, что ультразвук – гораздо более щадящий для организма метод исследования, нежели рентген. Он тоже может быть опасен, но – по-другому. Впрочем, практика массового использования ультразвука в медицине показала, что мутаций и образования раковых клеток вроде бы не происходит. Хотя совсем исключить их возможность пока рано.