Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

05.11 Источники интенсивного звука, фокусирующие устройства

 

Хохлова В.А. «Новые подходы в неинвазивной хирургии с использованием фокусированного ультразвука высокой интенсивности» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 4-5 (2019). 106 с.

Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (в англоязычной литературе – high intensity focused ultrasound, HIFU) на сегодняшний день уже успешно используется в клинической практике для воздействия на биологические ткани с целью безоперационного разрушения новообразований в различных органах и проведения нейрохирургических операций в глубоких структурах мозга человека. Хотя в современных HIFU системах основным механизмом воздействия на ткань является ее нагрев в режиме фокусировки гармонических волн, растет интерес к использованию импульсных режимов воздействия с большой пиковой амплитудой, когда в профиле волны в фокусе образуются высокоамплитудные ударные фронты. Такие режимы позволяют существенно расширить круг вызываемых ультразвуком биоэффектов. Быстро развиваются новые приложения, такие как разрушение тромбов и объемных гематом, усиление выделения специфических биомаркеров для проведения неинвазивной онкодиагностики, адресная доставка лекарств, лечение абсцесса, комбинированная иммунотерапия. В докладе представлены результаты недавних исследований в данной области, направленные на развитие технологии механического разрушения ткани на субклеточные составляющие (гистотрипсия), усиление адресной доставки лекарств без искусственного введения контрастных агентов, а также повышение эффективности и безопасности теплового воздействия. Приводится обзор современных клинических приложений в урологии, кардиологии, гастроэнтерологии, биоинженерии и иммунологии, в которых ведутся исследования по использованию ударно-волновых режимов облучения. Рассматриваются новые экспериментальные и численные методы характеризации ударно-волновых полей HIFU-установок и планирования облучения в определенных клинических условиях; приводятся примеры излучателей, позволяющих достичь необходимых амплитуд ударного фронта в фокусе; обсуждаются физические механизмы механического и теплового воздействия на ткань, кавитационные эффекты в ткани при ее облучении ультразвуком с ударными фронтами, влияние акустических свойств ткани на нелинейную фокусировку и параметры поля in situ; особенности акустической и МРТ визуализации области воздействия, особенности морфологических и ультраструктурных изменений ткани, вносимых ультразвуком. Представленные результаты используются в научных центрах, компаниях и медицинских лабораториях в России и за рубежом для развития новых технологий и клинических приложений неинвазивной ультразвуковой хирургии. Ключевые слова: медицинская акустика, неинвазивная ультразвуковая хирургия, фокусированный ультразвук, нелинейные эффекты, ударный фронт

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 4-5 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.11

 

Брысев А.П., Клопотов Р.В., Макалкин Д.И. «Наблюдение особенностей деструктивного воздействия мощного сфокусированного ультразвукового пучка мегагерцового диапазона на гипсовый фантом почечного камня» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 80-81 (2019). 106 с.

Ппредставлены результаты наблюдений деструктивного воздействия мощных сфокусированных ультразвуковых импульсов на гипсовые фантомы почечных камней. Описывается экспериментальная установка, позволяющая при несущей частоте ультразвуковых импульсов 1.8 МГц получать в воде экстремально большие значения пиковых перепадов акустического давления в фокусе, доходящие до 50 МПа. С этой целью в качестве оконечного в тракте возбуждения излучающей пьезопластины использовался усилитель OM3500HF фирмы OM-POWER с выходной мощностью 3.5 кВт. Параметры поля сфокусированного ультразвукового пучка измерялись широкополосным (до 30 МГц) звукопрозрачным мембранным PVDF-гидрофоном GEC Marconi с диаметром пьезоактивной зоны 0.5 мм. Гидрофон перемещался с помощью позиционирующей системы Velmex Bislide, управляемой с помощью компьютерной программы, написанной в среде LabView. Приводятся результаты измерений основных акустических параметров гипсовых образцов, которые были подготовлены для проведения экспериментов из сухой смеси фирмы "БОЛАРС". Обращается внимание на качественное отличие характера деструкции гипсовых фантомов импульсами сфокусированных ультразвуковых пучков с несущей частотой до 1 МГц и более 1 МГц. Во втором случае, как показывают визуальные наблюдения, фото и видеорегистрация, разрушения образца, как целого, не происходит, а имеет место хорошо локализованная деструкция его поверхности. Последняя обусловлена ультразвуковой абляцией в жидкость материала твердотельного образца с образованием углубления, которое при достаточно длительном воздействии может преобразоваться в отверстие. Обсуждается такая важная особенность ультразвуковой абляции, впервые обнаруженная в ходе данных экспериментов, как образование наночастиц. На основе измерений распределения числа абляционных частиц по размерам и массам, выполненным на лазерном анализаторе частиц Shimadzu SALD-7500, установлено, что в результате ультразвуковой абляции среди прочих образуются частицы нанометровых размеров. Подавляющее число таких частиц имеет размеры, значения которых находятся в интервале от 20 до 60 нм с максимумом при 35 нм. Ключевые слова: ультразвук мегагерцового диапазона, ультразвуковая абляция, наночастицы

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 80-81 (2019). 106 с. | Рубрики: 05.11 13.01