Росницкий П.Б., Сапожников О.А., Юлдашев П.В., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А. «Разработка максимально плотной многоэлементной ультразвуковой решетки для реализации ударно-волновых режимов облучения головного мозга» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 55 (2019). 106 с.

Многоэлементные фазированные решетки получили широкое применение в хирургии для создания объемных разрушений в глубоких структурах головного мозга с использованием мощного сфокусированного ультразвука. При непрерывном облучении гармоническими волнами, такой способ может привести к побочным эффектам перегрева костей черепа и тканей, находящихся на пути пучка. Альтернативой может служить метод гистотрипсии с кипением (ГК), в котором облучение ведется милисекундными нелинейными импульсами с амплитудой разрыва в фокусе >60 МПа, следующими с коэффициентом заполнения <1%. Метод ГК позволяет механически разрушить ткань практически без тепловых эффектов. Однако существующие полусферические клинические решетки не позволяют реализовать ГК, поскольку при такой геометрии нелинейные эффекты выражены слабо. Целью работы было создание математической модели решетки, способной реализовать ГК внутри мозга с учетом существующих на сегодняшний день технологических ограничений на максимальную интенсивность на элементах решетки (40 Вт/см2). Предложена модель 256-элементной решетки с рабочей частотой 1 МГц в форме сферического сегмента с апертурой и радиусом кривизны равными 20 см. При разбиении решетки на элементы использован новый метод максимально плотного заполнения ее поверхности хаотически расположенными многоугольниками одинаковой площади. Для расчета поля разработан численный алгоритм, основанный на комбинации трех различных моделей: аналитического метода вычисления интеграла Рэлея в согласующей жидкости вне головы, линейного волнового уравнения в модели Кельвина–Фойгта для учета сдвиговых волн в неоднородном по толщине черепе и нелинейного уравнение Вестервельта в однородных поглощающих тканях мозга. На основе предложенных моделей разработан алгоритм компенсации аберраций, вызванных наличием черепа. Модель акустических свойств головы получена путем сегментации изображений МРТ. В работе показано, что предложенная решетка в случае компенсации аберраций позволяет избавиться от искажения пучка и обеспечить нелинейный режим облучения в фокусе с амплитудой разрыва >60 МПа. При этом интенсивность на элементах решетки не превышает технологический максимум (40 Вт/см²), а значит предложенная решетка применима для реализации ГК. Ключевые слова: медицинская акустика, ультразвуковая хирургия, головной мозг, многоэлементные решетки, ударный фронт

Педдер В.В., Попов С.П., Косёнок В.К., Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Шкуро Ю.В., Педдер А.В., Нестеров В.А., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Мизиряк Е.В., Минаева В.Ю., Сургутскова И.В. «Возможности озон/NO-ультразвуковой дезинтеграции клетчатки шеи для профилактики повреждений нервных стволов при лимфодиссекции в хирургическом лечении рака щитовидной железы» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 54-64 (2019)

Хирургические методы лечения рака щитовидной железы (ЩЖ) часто сопровождаются после-операционными осложнениями из-за хирургической препаровки клетчатки, не исключающей возможности повреждения нервных стволов. В процессе лимфодиссекции по поводу метастазов рака ЩЖ в лимфоузлах шеи наиболее часто повреждается возвратный нерв. В работе показана возможность снижения опасности повреждений нервных стволов при выделении их из клетчатки анатомических областей шеи у больных с распространённым раком ЩЖ, за счёт применения специализированных волноводов-инструментов. Для снижения числа послеоперационных осложнений, ими реализуется этап ультразвуковой контактной дезинтеграции клетчатки шеи на протяжении нервного ствола возвратного нерва, в области лимфодиссекции, осуществляемой в кавитирующей среде озон/NO-содержащих и иных лекарственных веществ с последующим стимулированием репаративной регенерации тканей в области лимфодиссекции, комплексом физических и физикохимических факторов.

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