pententwha: скальпель

Научные сотрудники Лаборатории медицинского и промышленного ультразвука МГУ имени М.В. Ломоносова (кафедра акустики физического факультета МГУ) вместе с коллегами из Университета штата Вашингтон выяснили, какими характеристиками должны обладать ультразвуковые излучатели для дистанционного разрушения опухолей внутри тела человека сфокусированными нелинейными волнами.








рассказали в последнем номере журнала «IEEE Transactionson Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control».

В последнее время возник интерес к использованию нелинейных ультразвуковых волн для хирургического воздействия на ткани. Форма таких волн в фокусе излучателя не гармоническая, она искажена за счет нелинейных эффектов и может даже содержать ударные участки большой амплитуды. Ультразвуковые волны с ударными фронтами не только нагревают ткань гораздо быстрее, чем гармонические, но и способны вызывать совершенно новые биологические эффекты. Появилось множество идей, как можно использовать такой усовершенствованный ультразвуковой скальпель, но специалисты до сих пор не знали, какой именно фокусирующий излучатель нужен в том или ином случае.
«Недавно, года два назад к нашей группе стали обращаться с вопросами о том, какой нужен преобразователь, чтобы в его фокусе формировался профиль волны с ударным фронтом необходимой амплитуды. Такие нелинейные обратные задачи никто не умел решать, они содержат множество взаимосвязанных параметров. Нужно было понимать, как устроены нелинейные ультразвуковые поля в биологической ткани, какими математическими моделями их нужно описывать, а также научиться проводить расчёты с использованием этих моделей. Боюсь показаться нескромной, но, наверное, никто, кроме нас, не смог бы быстро разобраться с этой задачей. Необходимо было учитывать множество технических, численных и чисто научных деталей, обладать серьезным опытом работы в этой области. Такой опыт был накоплен в нашей лаборатории», говорит ведущий автор статьи, доктор физико-математических наук Вера Хохлова, доцент кафедры акустики физического факультета МГУ.
Задача теоретически обосновать связь между параметрами нелинейного профиля волны в фокусе и параметрами ультразвукового преобразователя действительно оказалась очень непростой. Ученым удалось показать, что основным параметром излучателя является угол схождения волнового пучка, показывающий, насколько сильно должен быть сфокусирован ультразвук. Было доказано, что чем больше этот угол, тем большей амплитуды ударного фронта можно достичь в фокусе. Хотя данное утверждение может показаться очевидным, получить необходимые количественные оценки такой зависимости до сих пор никому не удавалось. Авторами статьи эта задача была успешно решена численными методами. Показано, например, что, если в фокусе нужно добиться амплитуды ударного фронта в 100 мегапаскалей, то требуется излучатель с углом схождения в 60 градусов, а если нужна амплитуда поменьше, скажем, 35 мегапаскалей, то потребуется угол схождения в 20 градусов.