Слово «лазер» сегодня основательно вошло в обиход современного человека. Хотя и создавалось оно как аббревиатура английского словосочетания - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER), что в переводе означает: усиление света с помощью индуцированного излучения, тем не менее еще задолго до материализации этой идеи человечество было знакомо с его славянским прототипом - гиперболоидом.
Однако литературный герой известного романа не произвел на свет своих последователей с философией подчинения мира. Сегодня специалисты-лазерщики Украины пленяют мир своим искусством созидания во имя человека.
Один из них - наш современник, доктор технических наук, профессор, действительный и почетный член многих академий мира, заведующий кафедрой лазерной техники и технологии, декан факультета химического машиностроения Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт» Владимир Сергеевич Коваленко.
- Еще несколько десятилетий назад слово «лазер» у многих ассоциировалось с разрушениями, вооружением и т.д., а разработки в области лазерной техники и технологии были за семью печатями. Как вы, Владимир Сергеевич, считаете: когда все-таки произошел поворот ученых-лазерщиков к земным нуждам человека?
- Противопоставлять эти два направления применения лазеров, как, может быть, и других технических изобретений человечества, нельзя. Все происходило и происходит весьма логично. Даже если следовать концепции приоритетов человека, предложенной в свое время американским ученым Маслоу, то стремление обеспечить свою безопасность у человека стоит по приоритетности на втором месте после удовлетворения физиологических потребностей. Даже палку первобытный человек взял в руку первый раз то ли с целью защиты от диких зверей, то ли для того, чтобы сбить с дерева плод.
Если же вернуться к теме разговора, то никакого поворота не было. Разработки в области лазерной техники и технологии для практических целей человека всегда велись параллельно. И особое место в этих исследованиях занимали биологические эксперименты, направленные прежде всего на решение задач медицины. Однако, бросая ретроспективный взгляд в прошлое, оценивая пройденный путь в науке, а это ни много ни мало - с 1964 года, могу только заметить одно: нужно было бы медико-биологическим экспериментам уделять значительно больше внимания.
- Владимир Сергеевич, недавно вы побывали в научной командировке в США. С чем была связана ваша поездка?
- Моя поездка в Соединенные Штаты Америки была связана с двумя событиями. Первое - это Всемирный конгресс по использованию лазеров и оптоэлектроники, который проходил в городе Сан-Диего. Второе - это
52-я сессия Генеральной Ассамблеи ООН, посвященная проблемам Чернобыля, где я участвовал в составе украинской делегации в качестве эксперта.
Главное, что я вынес из этого конгресса, - это то, что наша наука в области лазерной техники и технологий идет в ногу с мировыми достижениями. Самое главное - не остановиться. Мы должны найти в себе силы все время двигаться вперед. Остановка сегодня на один месяц чревата отставанием на несколько лет. Мой доклад был посвящен нашим исследованиям в области математического моделирования процесса выбора режимов лечения опухоли простаты у мужчин с помощью лазеров. Этот доклад в связи с наличием большого числа математических выкладок и формул был стендовым. И каково же было мое удивление, когда я обнаружил, что с обратной стороны того же самого стенда был представлен доклад одного из моих коллег - профессора из Оксфорда, посвященный аналогичной проблеме, только относительно женского организма, а именно: разработке модели лечения опухоли молочных желез с помощью лазерного излучения.
Вместе с тем должен отметить, что на этом конгрессе был представлен целый ряд работ, являвшихся для нас как бы пройденным этапом. Но были и очень актуальные и интересные разработки. Например, с помощью лазера можно изготовить шестерню в несколько раз меньшую человеческого волоса. Вы совершенно справедливо можете спросить: ну и что, какое это может иметь отношение к медицине. Вы, наверное, слышали, это особенно известно автомобилистам, есть так называемый шестеренный насос, который в автомобиле используется для перекачки масла. Такой шестеренный насос на микроуровне может использоваться для принудительной перекачки крови, если тот или иной кровеносный сосуд закупорен образовавшимся тромбом. Вся проблема состоит именно в таких шестернях. А их можно изготовить как раз с помощью лазеров.
- Владимир Сергеевич, какими медико-биологическими проблемами использования лазеров сегодня занимается ваш научный коллектив?
- К тем или иным вопросам применения лазеров, имеющих медицинскую направленность, мы обращаемся постоянно. Естественно, инициатива здесь за медиками. В настоящее время профессор нашей кафедры, доктор технических наук Валерий Котляров разработал систему, позволяющую оптимизировать режим лечения мокнущих ран, трофических язв с помощью лазера. Провели предварительные исследования по т. н. перфорации кровеносных сосудов, особенно тех, какие питают сердце. Такие операции особенно актуальны для страдающих ишемической болезнью сердца. Причем эти операции можно проводить без полостных разрезов, не вскрывая грудную клетку, при помощи световода и зонда.
Нами разработана методика лазерного упрочнения хирургического инструмента, что значительно увеличило срок его использования. Именно в области упрочняющих лазерных технологий авторитет научной школы Киевского политехнического института признан во всем мире. Весьма актуальной остается необходимость разработки хирургического инструмента на основе сверхтвердого материала - диоксида циркония, обработка которого возможна только с помощью лазера.
- Имеются ли существенные отличия или конструктивные особенности у лазеров для промышленного применения и лазеров медицинского назначения?
- В основе и тех, и других лежит одна и та же идея. Различия заключаются в мощностных и спектральных характеристиках, определяемых как раз назначением лазера. Если для промышленного применения нужны мощные лазеры, то для медицинских целей требуются маломощные. К слову, в одном из ноябрьских номеров английского журнала «The Economist» в разделе науки опубликована статья, посвященная результатам исследований, проведенных в Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора (Калифорния, США) по применению лазеров в хирургии. Эта лаборатория - мощнейший исследовательский центр США, многие десятилетия работавший над проблемой создания новейших типов вооружения. Меня пригласили в этот исследовательский центр выступить с лекцией о моем видении перспектив и проблем мирного применения лазерной техники и технологии. Сегодня специалисты этого центра стоят на пороге практического внедрения методики лазерной сварки человеческих костей при проведении ортопедических операций. Интересны разработки американцев и по применению лазеров в стоматологии, хирургии (дробление камней в мочевом и желчном пузырях, почках). Так вот, в этой лаборатории мне довелось увидеть сверхмощный лазер, предназначенный для уничтожения космических объектов. Одна секунда работы такого лазера стоит 300 тысяч долларов. Мощность излучения - тысячи киловатт. А в медицине иногда нужны уровни мощности всего в несколько милливатт.
Нашими специалистами была разработана маломощная лазерная система, предназначенная для воздействия на точки акупунктуры. Как известно, этот метод, основанный на симбиозе многовековых традиций китайских медиков и современных лазерных технологий, весьма эффективен.
- Владимир Сергеевич, вам, как исследователю, с какими объектами интереснее работать: неживыми или биологическими?
- Отвечу однозначно - с биологическими. Объект исследования интересен прежде всего количеством переменных факторов. Их сочетание, а также условия проведения экспериментов дают возможность создать наиболее полную модель взаимодействия исследуемого материала и параметров лазерного луча и таким образом более гибко управлять процессом научного поиска. Давайте сравним: при исследовании взаимодействия лазерного луча, например, с металлом в расчет могут приниматься в первую очередь его отражательная способность, определяемая качеством обработки поверхности, плотность металла, его порядковый номер в системе элементов Менделеева. В то же самое время, работая с биологическими объектами, характер их взаимодействия с лазерным лучом изменяется даже при изменении концентрации того или иного препарата, вводимого в этот объект, не говоря уже о той большой гамме препаратов, которые используются при таких исследованиях.
Особое место в этих исследованиях занимает выбор параметров лазерного излучения: его мощность, длина волны, характер излучения - импульсный либо непрерывный и т.д. Естественно, что на живом объекте, особенно если это человек, такие непосредственные эксперименты недопустимы.
Вот здесь-то и определяется мастерство, я бы сказал, искусство исследователя в разработке соответствующей модели, ее адекватности реальному объекту.
- Владимир Сергеевич, но ведь такой путь в исследованиях и долог, да, вероятно, и дорог. Как решаются вопросы финансирования исследований, проводимых на вашей кафедре? Принимаете ли вы участие в различных государственных и международных программах, конкурсах, например, в программе TAСIS, проводимой Евросоюзом?
- Средств катастрофически не хватает. То, совсем небольшое, бюджетное финансирование, какое мы имеем сегодня, тем не менее позволяет сохранить наш коллектив. Что же касается международных программ и особенно упомянутой вами программы TAСIS, то в них я полностью разочаровался. Порядок получения по этим программам финансирования стал настолько обюрокраченным, что перестали, на мой взгляд, поддерживать именно те направления, какие действительно первостепенны и важны для Украины. Успехов в получении финансирования по этим программам добивается тот, кто лучше ориентируется в коридорах западных организаций, принимающих решения о выделении средств.
- Кто из наших украинских ученых-лазерщиков сотрудничает или конкурирует с вами?
- В силу разных - и объективных, и субъективных - причин многие исследовательские центры, которые занимались проблемами в области лазеров, сейчас простаивают либо находятся на грани закрытия. Это действительно очень печальный факт. Но вместе с тем открываются и такие учебно-исследовательские центры, которые проводят свою деятельность на коммерческой основе. Так, в Киеве работает Украинский центр лазерной медицины (руководитель к.т.н. Виктор Исаков), решающий проблемы разработки и обслуживания лазерной медицинской техники. А на нашем факультете в рамках существующей специальности в этом году открыта новая специализация - лазерные системы для медицины и биологии.