Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

15.02 Ультразвук в хирургии и терапии

 

Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Карзова М.М., Буравков С.В., Данилова Н.В., Пономарчук Е.М., Юлдашев П.В., Сапожников О.А., Кадрев А.В., Черняев А.Л., Черников В.П., Охоботов Д.А., Камалов А.А., Хохлова В.А. «Неинвазивная механическая деструкция аденокарциномы простаты человека ex vivo методом гистотрипсии с кипением» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 783 (2023)

В клинической практике уже более 25 лет применяется метод неинвазивной тепловой абляции локализованного рака простаты с помощью мощного сфокусированного ультразвука. Несмотря на многолетнее успешное использование такого подхода, остаются некоторые проблемы, связанные с диффузией тепла из таргетной области и сложностями мониторинга процесса облучения с использованием ультразвуковых методов (УЗИ). Поэтому возможность реализации нетепловых методов абляции представляет значительный интерес для исследования. В работе представлены пилотные результаты, демонстрирующие возможность неинвазивной механической деструкции аденокарциномы простаты человека ex vivo методом гистотрипсии с кипением. Использовался сфокусированный излучатель с рабочей частотой 1.5 МГц и номинальным углом фокусировки 84°. Для характеризации акустического поля in situ в фокусе излучателя и выбора рабочей акустической мощности применялся численный алгоритм, основанный на методе акустической голографии и решении уравнения Вестервельта. Воздействие проводилось в импульсно-периодическом режиме с длительностью импульсов 10 мс, периодом следования 1 с, дозой 30 импульсов на точку фокуса и расстоянием 1 мм между однофокусными разрушениями. Акустическая мощность излучателя составляла 734 Вт. Положения фокуса внутри аутопсийного образца ткани простаты во время воздействия отслеживались с использованием диагностического УЗИ-датчика, работающего в B-режиме по расположению эхогенной области. В результате облучения опухоли было получено объемное разрушение до состояния жидкой суспензии объемом 30 мм3, которое также хорошо визуализировалось на УЗИ как гипоэхогенная область. После воздействия был проведен гистологический анализ разрушения, который подтвердил наличие опухоли и ее деструкцию на фрагменты субклеточных размеров.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 783 (2023) | Рубрики: 12.06 15.02 15.03

 

Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ермоленко О.А., Киселев О.Н., Татаринов А. «Определение эффективных параметров костной ткани по характеристикам возбуждаемых бегущих волн для выявления диагностических признаков остеопороза» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 835-840 (2023)

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 835-840 (2023) | Рубрики: 13.01 15.02 15.03

 

Николаев А.Л., Саранцев А.В., Михайлов Г.С., Гопин А.В., Дежкунов Н.В. «Комбинированное действие ультразвука и тритиевой воды на инактивацию щелочной фосфатазы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 770-775 (2023)

Целью работы является анализ динамики инактивации фермента щелочная фосфатаза, выбранного в качестве модельного биообъекта, в условиях комбинированного воздействий ультразвука и β-излучения трития, находящегося в форме тритиевой воды. Установлено, что в тритиевой воде, в отличие от протиевой, фермент, после обработки ультразвуком терапевтической интенсивности, сохраняет активность в течение длительного времени. Предложен вариант объяснения наблюдаемого эффекта. Дана оценка роли эффекта в терапевтических схемах комбинированного действия ультразвука и ионизирующего излучения в терапии злокачественных опухолей.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 770-775 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03

 

Хохлова В.А., Пономарчук Е.М., Сонг М., Тома Ж., Хохлова Т.Д. «Эффективность объёмной ликвификации биоткани мощным импульсным ультразвуком при различных траекториях перемещения фокуса» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 777-782 (2023)

Исследовано влияние траектории движения фокуса пучка фазированной решетки на эффективность получения объемных разрушений в биоткани методом гистотрипсии с кипением на примере ткани говяжьего сердца ex vivo. Облучение ткани проводилось с помощью электронного перемещения фокуса 256-элементной решетки с рабочей частотой 1.5 МГц. Каждый узел трехмерной сетки 4×12×12 мм облучался Nимп=3–10 импульсами длительностью 10 мс с коэффициентом заполнения 1% и амплитудой ударного фронта, достаточной для генерации кипения in situ в течение не более 50% от длительности импульса. Рассматривались три траектории облучения целевого объема ткани, состоящего из пяти плоскостей, перпендикулярных оси излучателя, с различным порядком облучаемых точек в каждой плоскости для варьирования степени влияния последовательных импульсов друг на друга. Показано, что при использовании Nимп=3 импульсов на точку разнесение импульсов во времени приводит к неполному разрушению первой облучаемой плоскости в отличие от доставки сразу всех импульсов в каждую точку. При увеличении количества импульсов на точку различие в степени ликвификации между траекториями пропадает, что позволяет использовать разнесение импульсов во времени для минимизации возможного накопления тепла.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 777-782 (2023) | Рубрика: 15.02

 

Пономарчук Е.М., Крохмаль А.А., Квашенникова А.В., Сонг М., Тома Ж., Ванг Я.Н., Хохлова В.А., Хохлова Т.Д. «Количественный анализ восприимчивости биологических тканей к механическому разрушению импульсным высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 784-789 (2023)

Количественно исследована зависимость эффективности и степени механических разрушений, получаемых в биотканях методом гистотрипсии с кипением (ГК), от параметров импульсного ультразвукового воздействия и типа биоткани на примере свиной печени и говяжьего сердца ex vivo. Показано, что для рассмотренных протоколов (5–15 импульсов на точку длительностью 1–10 мс) доля недоразрушенной ткани печени не зависела от параметров воздействия. При этом использование более длинных импульсов позволило разрушить мелкие структуры соединительной ткани, присутствовавшие после воздействия короткими импульсами, однако оставило недоразрушенными более крупные тканевые структуры. В ткани сердца (с меньшей долей соединительной ткани) эффективность ГК заметно увеличивалась с ростом длительности импульсов и/или их количества на точку. При этом в обоих типах ткани использование коротких импульсов позволило значительно ускорить процесс абляции. Полученные результаты указывают на отличие величины пороговой дозы механического воздействия, необходимой для разрушения разных биотканей, однако позволяют сделать вывод, что в тканях с низким содержанием коллагена для ускорения абляции могут быть использованы короткие импульсы без потери эффективности ГК.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 784-789 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03

 

Пестова П.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Различные способы создания объемных тепловых разрушений биологической ткани при её облучении высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком в ударно-волновых режимах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 790-795 (2023)

Рассмотрены ударно-волновые протоколы создания тепловых объемных разрушений биоткани при ее облучении высокоинтенсивным ультразвуком с помощью 256-элементной терапевтической решетки клинической системы MRgHIFU с рабочей частотой 1.2 МГц, апертурой 128 мм, фокусным расстоянием 120 мм и диаметром элементов 6.6 мм (Sonalleve V1, Profound Medical Corp.). Моделирование тепловых источников в ткани проводилось на основе уравнения Вестервельта, теплового поля – уравнения теплопроводности, границы разрушения определялись по пороговой величине тепловой дозы. Проведено сравнение результатов для масштабированной клинической траектории, состоящей из дискретных фокусов, расположенных на концентрических окружностях, с траекториями различной геометрии с равномерным заполнением фокусов внутри заданной формы. Показано, что наиболее выигрышным по форме разрушения и скорости тепловой абляции является ударно-волновой протокол однократного воздействия на каждый фокус равномерной траектории с шагом, превышающим в 1.5 раза размеры тепловых источников.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 790-795 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03

 

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Солонцов О.В., Гаврилов Л.Р., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Хохлова В.А. «Влияние индивидуальных особенностей структуры черепа человека на возможности компенсации аберраций при транскраниальной фокусировке мощного ультразвука в область мозга» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 796-801 (2023)

Мощный фокусированный ультразвук используется в клинической практике для проведения транскраниальных нейрохирургических операций. При прохождении через различные ткани головы пациента ультразвуковой пучок ослабляется и сильно искажается. Степень и характер искажений (аберраций) зависят от индивидуальных особенностей формы и внутренней структуры черепа пациента. На данный момент неинвазивная ультразвуковая хирургия недоступна для ряда пациентов из-за особенностей строения черепа. Важной задачей является разработка таких протоколов облучения, которые позволят успешно проводить операции для большего числа пациентов. Целью данной работы было сравнение искажений ультразвукового пучка и возможностей компенсации аберраций для акустических моделей головы различных пациентов с использованием 256-элементного излучателя компактной формы с абсолютно плотным заполнением поверхности элементами и рабочей частотой 1 МГц. При построении акустических моделей головы человека использовались наборы послойных изображений компьютерной томографии (КТ) семи различных пациентов, дающие информацию как о геометрических, так и о структурных особенностях тканей. Моделирование фокусировки ультразвукового пучка проводилось в область таламуса с учетом компенсации аберраций и без нее. Были получены распределения амплитуды давления в области фокуса, выполнен анализ и сравнение полученных распределений, проведена оценка амплитуды давления в фокусе и влияния различных физических факторов на возможности компенсации аберраций.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 796-801 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03

 

Солонцов О.В., Росницкий П.Б., Чупова Д.Д., Гаврилов Л.Р., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Хохлова В.А. «Сравнение лучевого и дифракционного методов коррекции аберраций при транскраниальном облучении мозга мощным фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 802-807 (2023)

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 802-807 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03

 

Нартов Ф.А., Уильямс Р.П., Хохлова В.А. «Исследование возможностей электронного перемещения фокуса линейного ультразвукового датчика комбинированного назначения для использования в терапии и ее визуализации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 808-813 (2023)

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 808-813 (2023) | Рубрики: 15.02 15.03