Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

13.01 Действие акустических колебаний на биологические среды и живые организмы

 

Ишбулатов Ю.М., Караваев А.С., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Безручко Б.П. «Сопоставление методов восстановления параметров системы барорефлекторной регуляции артериального давления» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 40-43 (2015)

Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 40-43 (2015) | Рубрика: 13.01

 

Семенов А.Н., Великанов А.Н., Гапочка М.Г., Ли К., Луговцов А.Е., Приезжев А.В. «Влияние слабоинтенсивного излучения на длине волны 7,1 мм на микрореологические свойства эритроцитов крови человека» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 54-55 (2016). 66 с.

Анализ полученных результатов показывает, что эритроциты крови человека имеют тенденцию к увеличению способности к агрегированию под действием миллиметрового излучения. Уменьшение деформируемости эритроцитов свидетельствует об уменьшении их эластичности после облучения. Данный эффект следует считать отрицательным, поскольку ухудшение деформируемости эритроцитов может нарушить микроциркуляцию крови в кровеносных сосудах малого диаметра.

Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 54-55 (2016). 66 с. | Рубрика: 13.01

 

Сапожников О.А. «Физическая акустика почечных камней диагностика, манипуляция, фрагментация» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 28 (2017)

Акустические волны, прежде всего ультразвуковые, находят широкое применение в современной медицине. Наряду с биомедицинскими исследованиями, принципиальную роль в разработке новых диагностических и терапевтических методов играет изучение различных физических явлений, происходящих в человеческом теле под действием ультразвука. Одним из интересных объектов исследования, с которым ассоциируется особенно широкое разнообразие физических эффектов, являются почечные камни. Они имеют более высокий акустический импеданс по сравнению с окружающими мягкими тканями и поэтому эффективно рассеивают падающие на них акустические волны, например, в процессе эхо-импульсной ультразвуковой визуализации. При этом внутри почечного камня происходит возбуждение не только продольных, но и сдвиговых волн, а на поверхности камня под действием коротких зондирующих импульсов могут образовываться и испытывать нестационарные осцилляции микроскопические газовые пузырьки. Благодаря этому имеется возможность разработки чувствительных методов диагностики мочекаменной болезни. При направлении на камень интенсивного ультразвукового пучка возникает заметная радиационная сила. Тем самым появляется возможность дистанционного перемещения камней в почке (манипуляция), причём при специальном подборе структуры акустического поля возможно осуществить и вращение камней. Наконец, если использовать акустические волны большой амплитуды, можно добиться фрагментации камней. Примером является уже давно используемый метод разрушения с помощью ударных волн – экстракорпоральная ударноволновая литотрипсия. Основные закономерности возникновения разрушающих напряжений удаётся объяснить в рамках традиционных для акустики моделей. Достигнутое понимание механизмов разрушения позволяет разработать новые способы ультразвукового разрушения камней, в частности, с использованием коротких квазисинусоидальных импульсов. В докладе рассматриваются последние результаты по диагностике, манипуляции и фрагментации почечных камней и обсуждаются соответствующие перспективы использования ультразвуковых волн.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 28 (2017) | Рубрики: 13.01 15.01 15.02

 

Коренбаум В.И., Почекутова И.А., Малаева В.В., Сафронова М.А., Костив А.Е. «Трахеальные шумы форсированного выдоха человека: происхождение и диагностические приложения» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 131-132 (2017)

Форсированный выдох человека сопровождается характерными дыхательными шумами, содержащими широкополосные и узкополосные составляющие. Освещены акустические представления о происхождении и характеристиках шумов форсированного выдоха, полученные в последнее десятилетие. Анализируются акустико-биомеханические взаимосвязи форсированного выдоха, преимущественные механизмы и зоны формирования шумов. Разработанные акустические модели и эмпирически установленные феномены позволили предложить набор акустических параметров, оказавшихся перспективным для функциональной диагностики вентиляционной функции легких как в общемедицинских целях, так и при контроле состояния лиц, находящихся в экстремальных условиях.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 131-132 (2017) | Рубрики: 13.01 15.01

 

Андрияхина Ю.С., Синильщиков И.В., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Ускорение тепловой абляции биологической ткани с использованием ударно-волнового режима облучения» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 133-134 (2017)

Gредставлен численный алгоритм моделирования уравнения теплопроводности, оптимизированный для расчета температурного поля и объемных разрушений в биологической ткани, облучаемой мощным фокусированным ультразвуком. Исследован характер единичного воздействия на ткань для трех режимов облучения с разными пиковыми интенсивностями, но с одинаковой полной энергией пучка, которая достигается за счет различного времени облучения: гармонического режима, традиционного для ультразвуковой хирургии, и двух импульсно-периодических ударно-волновых режимов с различной пиковой интенсивностью. Рассчитаны распределения температуры и тепловой дозы, достигаемые за интервал времени между смещением фокуса терапевтической ультразвуковой решетки вдоль траектории облучения ткани. Показано, что использование ударно-волновых режимов облучения позволяет за времена нагрева порядка миллисекунд получать локальные тепловые разрушения ткани.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 133-134 (2017) | Рубрика: 13.01

 

Хашхожева Д.А., Шаов М.Т., Пшикова О.В. «Действие единичных и комбинированных модельных нейроакустических частот на сердечно-сосудистую систему человека» Вестник Адыгейского государственного университета: сетевое электронное издание, № 4, http://vestnik.adygnet.ru/?2015 (2015)

Вестник Адыгейского государственного университета: сетевое электронное издание, № 4, http://vestnik.adygnet.ru/?2015 (2015) | Рубрика: 13.01

 

Арахова Ф.М., Шаов М.Т., Пшикова О.В., Курданов Х.А., Балкарова М.Х., Казанова Д.Х. «Динамика газовых показателей крови под влиянием импульсной гипоксии и модели электроакустических сигналов пульса» Вестник Адыгейского государственного университета: сетевое электронное издание, № 3, http://vestnik.adygnet.ru/?2016 (2016)

Вестник Адыгейского государственного университета: сетевое электронное издание, № 3, http://vestnik.adygnet.ru/?2016 (2016) | Рубрика: 13.01

 

Румянцев Б.М., Жуков А.Д., Барыбин А.А., Бондарь Д.Д. «Основы создания звукопоглощающих материалов» Научное обозрение, № 7, с. 32-35 (2017)

В качестве параметра эффективности декоративно-акустических материалов принято звукопоглощение. Этот параметр рассматривается как определяющий при разработке структуры, составов, технологии изготовления и применения данных материалов. Свойства акустических материалов, и прежде всего звукопоглощение, зависят от величины сквозной пористости, размера пор и распределения их по размерам. Рассмотрение теоретических положений, связанных со звукопоглощением пористых материалов, а также изучение влияния параметров пористости на звукопоглощение позволяют сформулировать технологические условия регулирования свойств декоративно-акустических материалов. Создание многомодальной пористости обеспечивает гашение звука на средних и высоких частотах. Получение сообщающихся пор обеспечивает прохождение звуковой волны в толщу материала. Достижение необходимого сопротивления продуванию способствует эффективному преобразованию звуковой энергии в тепловую за счет трения воздуха о стенки пор.

Научное обозрение, № 7, с. 32-35 (2017) | Рубрика: 13.01

 

Полетаева И.И. «Аудиогенная эпилепсия грызунов» Природа, № 9, с. 40-47 (2017)

Дан краткий анализ основных проблем экспериментального моделирования серьезного неврологического заболевания человека – эпилепсии, при этом основное внимание уделено так называемой аудиогенной эпилепсии. У некоторых линий крыс и мышей в ответ на сильный звук развиваются эпилептиформные судороги, механизм формирования которых – предмет анализа и нейрофизиологов, и молекулярных биологов. Описаны особенности проявления этого феномена, а также основные результаты его анализа. Особое внимание уделено истории создания и обнаруженным свойствам отечественной линии крыс Крушинского–Молодкиной.

Природа, № 9, с. 40-47 (2017) | Рубрика: 13.01

 

Олешкевич А.А. «Разнонаправленное действие непрерывного и модулированного ультразвука на клетки крови различных видов животных in vitro» Биофизика, 62, № 4, с. 739-752 (2017)

Проведены исследования особенностей поведения клеток крови разных видов животных в ультразвуковом поле, выявлены диапазоны частот модуляции, вызывающих необратимые изменения. Обнаружены следующие цитоморфологические эффекты ультразвукового воздействия (несущая частота 880 кГц и 2,64 МГц, модуляция 10–1000 Гц) на эритроциты: изменение формы, образование симметричных групп вокруг клетки и цепочек эритроцитов без цитолиза, появление теней клеток. Изменение лейкограмм при равноэнергетическом воздействии не всегда зависело от вида животных. Лейкоциты изменялись раньше эритроцитов, спустя 12–20 с от начала озвучивания активными частотами. Действие на гранулоциты, ведущее к изменению цитоплазматической мембраны, а затем клетки в целом, начиналось раньше, чем на агранулоциты. В малых лимфоцитах дегенеративные изменения регистрировались значительно позже – через 50–90 с. У всех видов животных при воздействии ультразвуком в диапазоне мощности 0,2–0,7 Вт/см2 и модуляции 10–100 Гц происходят одинаковые эффекты: лейкопения, цитолиз, деструкция и агрегация клеток, вспенивание цитоплазмы гранулоцитов, разрыв цитоплазматических мембран и взрыв ядер (общий), их деформация и нарушения границ.

Биофизика, 62, № 4, с. 739-752 (2017) | Рубрика: 13.01

 

Сабельников В.В., Сабельникова Т.М., Горячева В.Н. «Влияние внешнего статического давления на бактерицидную способность низкочастотного ультразвука» Наукоемкие технологии, 18, № 5, с. 48-53 (2017)

Представлены результаты совместных исследований, выполненных в МГТУ им. Н.Э. Баумана и ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, по усилению бактерицидного действия низкочастотного ультразвука за счет наложения внешнего статического давления на озвучиваемые бактериальные взвеси.

Наукоемкие технологии, 18, № 5, с. 48-53 (2017) | Рубрики: 13.01 15.02

 

Бобкова С.М., Хохлова В.А. «Расчет пространственного распределения температуры в фокальной области ультразвукового излучателя для дистанционного контроля теплового воздействия на биологические ткани» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 7. “Спектроскопия, диагностика и томография неоднородных сред”, с. 78-80 (2006)

Для медицины представляет большой интерес проведение неинвазивных, т.е. без обычного хирургического вмешательства, операций при лечении онкологических заболеваний. Одним из способов решения этой задачи является облучение опухоли мощным фокусированным ультразвуком. Одной из самых важных проблем при этом является наблюдение в режиме реального времени за проведением подобных операций, визуализация облучаемой области и контроль температуры внутри нее.

Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 7. “Спектроскопия, диагностика и томография неоднородных сред”, с. 78-80 (2006) | Рубрики: 05.11 13.01

 

Росницкий П.Б., Гаврилов Л.Р., Юлдашев П.В., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «О возможности применения многоэлементных фазированных решеток для ударно-волнового воздействия на глубокие структуры мозга» Акустический журнал, 63, № 5, с. 489-500 (2017)

Метод неинвазивной ультразвуковой хирургии с использованием многоэлементных фокусирующих фазированных решеток уже успешно применяется для разрушения опухолей и проведения нейрохирургических операций в глубоких структурах мозга человека. В то же время был выявлен ряд недостатков существующих систем, ограничивающих возможности их клинического использования: большие размеры решетки полусферической формы, невозможность ее механического перемещения относительно головы пациента, ограниченная область динамической фокусировки в области центра кривизны решетки и опасность перегрева черепа при тепловом воздействии. В работе исследуется возможность использования решеток с меньшими геометрическими размерами и меньшим углом раскрытия для реализации ударно-волновых режимов теплового и механического (гистотрипсия) воздействия на ткани мозга, что потенциально позволит преодолеть указанные недостатки и расширить возможности транскраниальной ультразвуковой хирургии. Задача рассматривается с учетом существующих на сегодняшний день технических ограничений по интенсивности на элементах решетки.

Акустический журнал, 63, № 5, с. 489-500 (2017) | Рубрики: 05.11 13.01

 

Макалкин Д.И., Коршак Б.А., Брысев А.П. «Упорядочивание эритроцитов крови человека в поле стоячих поверхностных акустических волн» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 129 (2017)

Представлены результаты реализации эффекта упорядочивания одного из форменных элементов крови человека – эритроцитов, в поле стоячих поверхностных акустических волн с частотой 14,40 МГц. Для регистрации эффекта использовалась цифровая камера. На полученных фотографиях отчетливо наблюдается выделение из плазмы крови эритроцитов в виде полосатой структуры, соответствующей пространственному распределению давления акустического поля. Как показали измерения, период образованной эритроцитами структуры (в пределах точности измерений) равен половине длины поверхностной акустической волны на используемой в эксперименте подложке из ниобата лития. Сравнительный анализ полученных результатов показал их соответствие теоретической и численной моделям, разработанным О.В. Руденко с соавторами и применимых к описанию основных особенностей формирования структурированных пленок из ансамблей микро- или наночастиц на подложке в каплях коллоидного раствора, подвергнутых акусто-вибрационному воздействию, а также их экспериментальным результатам по структурированию частиц кремнезема аналогичным методом. Продемонстрирована так же возможность создания требуемого пространственного распределения взвешенных в жидкости частиц за счет использования акустического поля соответствующей структуры. Отмечается перспективность реализованного эффекта применительно к разработке инновационных методов медицинской диагностики с использованием технологий lab-on-chip.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 129 (2017) | Рубрики: 06.13 13.01

 

Матвеев Н.В., Прокопенко В.Т., Сапунова Н.П. «Комплексное влияние лазерных визуальных эффектов и звука на функциональную деятельность человека» Инженерный вестник Дона, 45, № 2, с. 9 (2017)

Исследование посвящено влиянию лазерных визуальных стимулов на функциональную деятельность человека. Проведен анализ изменения темпа психомоторной деятельности при стимулировании человека динамическими образами лазерной графики.

Инженерный вестник Дона, 45, № 2, с. 9 (2017) | Рубрики: 06.17 13.01

 

Мавренков Э.М., Цыган В.Н., Денисов А.В., Титов Р.В. «Медико-биологические аспекты оценки поражающего действия на живую силу воздушной ударной волны» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 7-8, с. 62-67 (2016)

Ведущими физическими параметрами, определяющими конечный биологический эффект воздействия ударных волн различной интенсивности на человека, является величина избыточного давления и длительность импульсов. В экспериментах было установлено, что особую значимость имеет длительность импульсов в области до 100 мс, за пределами которой роль временного фактора существенно снижается. Используя в качестве моделей подрывы взрывчатых веществ и дульную ударную волну, установили пределы зон смертельных и контузионных повреждений. В эксперименте установлены пороги возникновения баротравмы легких, среднего уха и мозга. Найдены подходы к экстраполяции полученных результатов применительно к человеку. Получено подтверждение при обследовании участников войны в Афганистане.

Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 7-8, с. 62-67 (2016) | Рубрики: 08.10 13.01

 

Андрияхина Ю.С., Синильщиков И.В., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Ускорение тепловой абляции биологической ткани с использованием ударно-волнового режима облучения» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Представлен численный алгоритм моделирования уравнения теплопроводности, оптимизированный для расчета температурного поля и объемных разрушений в биологической ткани, облучаемой мощным фокусированным ультразвуком. Исследован характер единичного воздействия на ткань для трех режимов облучения с разными пиковыми интенсивностями, но с одинаковой полной энергией пучка, которая достигается за счет различного времени облучения: гармонического режима, традиционного для ультразвуковой хирургии, и двух импульсно-периодических ударно-волновых режимов с различной пиковой интенсивностью. Рассчитаны распределения температуры и тепловой дозы, достигаемые за интервал времени между смещением фокуса терапевтической ультразвуковой решетки вдоль траектории облучения ткани. Показано, что использование ударно-волновых режимов облучения позволяет за времена нагрева порядка миллисекунд получать локальные тепловые разрушения ткани.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 08.10 13.01