MosDay.ru - Московский День
 MosDay.ruНовости · Гид · Афиша · Форум · Камеры · Фото · Адреса · Карта 
МОСКВА / НОВОСТИ / 2016 / 11 / 27 / КАК "НАТОЧИТЬ" УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СКАЛЬПЕЛЬ



 Фотографии

 Новости
 список всех
 страницы:
   1   2   3   4   5 
 картина дня
 свои
 топ - главное
 актуально
 теги
   ГИБДД
   ДТП
   Дети
   Дороги
   ЖКХ
   Закрытие метро
   История
   Камеры
   Культура
   МЦК
   Медицина
   Метро
   Мото
   Парковки
   Перекрытия
   Платная парковка
   Погода
   Пожары
   Полиция
   Преступность
   Приезжие
   Происшествия
   Транспорт
   Финансы
   Школа
   Экология
   все темы...
 Случилось в метро
 архив

 Web-камеры

 Справочник

 Афиша

 Карты

 Адреса

 Информация

 Форум




Rambler's Top100




КАК "НАТОЧИТЬ" УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СКАЛЬПЕЛЬ

07:49 27.11.2016 - YODDA

В лаборатории медицинского и промышленного ультразвука МГУ имени М.В. Ломоносова (кафедра акустики физфака МГУ) вместе с коллегами из Университета штата Вашингтон (США) выяснили, какими характеристиками должны обладать ультразвуковые излучатели для дистанционного разрушения опухолей внутри тела человека на различные ткани и органы внутри тела человека.

Исследования позволяют воздействовать на различные ткани и органы тела человека сфокусированным ультразвуковым излучением без обычного хирургического вмешательства. Это активно развивающееся научное направление существует примерно четверть века и довольно быстро от чисто лабораторных экспериментов перешло к клиническому использованию. В последние десять лет оно приобрело особую актуальность: сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности исследователи научились вызывать тепловой некроз опухолевых тканей в предстательной железе, почках, печени, молочной железе и даже в мозге, причем области применения метода этим перечислением не исчерпывается.

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 каждом конкретном случае.

"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 расчеты 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 накоплен в нашей лаборатории", - говорит доктор физико-математических наук, доцент кафедры акустики физического факультета МГУ Вера Хохлова.

Задача теоретически обосновать связь между параметрами нелинейного профиля волны в фокусе и параметрами ультразвукового преобразователя оказалась очень непростой. Ученым удалось показать, что основным параметром излучателя является угол схождения волнового пучка, показывающий, насколько сильно должен быть сфокусирован ультразвук. Исследователи доказали: чем больше этот угол, тем большей амплитуды ударного фронта можно достичь в фокусе. Казалось бы, очевидно, но на деле получить необходимые количественные оценки такой зависимости до сих пор никому не удавалось. Физики Московского университета вместе с американскими коллегами успешно решили задачу 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.

В ходе этой работы ученые теоретически обосновали и разработанный ими метод так называемой "гитотрипсии с кипением", речь фактически идет о механическом разрушении ткани. На сегодняшний день при клиническом использовании методов ультразвуковой хирургии некроз опухолевой ткани достигается за счет ее нагрева до высокой температуры. Это не всегда удобно, поскольку диффузия тепла от нагреваемой области делает результат воздействия непредсказуемым и, что очень важно, с помощью УЗИ нельзя увидеть результат такого облучения, поэтому при подобных операциях приходится использовать дорогостоящие магнитно-резонансные томографы. Избавиться от проблем, сопутствующих тепловому механизму воздействия, помогли сразу две методики, разрабатываемые параллельно физиками Московского и Мичиганского университетов совместно с учеными университета штата Вашингтон в Сиэтле.

Мичиганские исследователи научились механически разрушать ткани, создавая в области размером с рисовое зерно "облако кавитации" с помощью микросекундных ультразвуковых импульсов с "безумно высокой" амплитудой. Ученые из Москвы и Сиэтла решили ту же проблему путем локализованного вскипания ткани. Они использовали более длительные импульсы, порядка миллисекунды, но меньшей амплитуды. При распространении таких импульсов за счет нелинейных эффектов в очень небольшой области (диаметром около 0.1 мм и длиной 1 мм) вблизи фокуса в профиле волны образуются ударные фронты. Под действием этих ударных фронтов ткань нагревается и взрывным образом вскипает, вырастая в пузырь миллиметрового размера. Пузырь вырастает настолько быстро, что начинает перекрывать путь тонкому фокусированному ультразвуковому лучу еще до окончания действия импульса. Иначе говоря, хвост импульса, состоящий из нескольких сотен периодически повторяющихся ударных участков, падает уже не на сплошную биологическую ткань, а на границу раздела ткани и газа. В этих условиях возникают хорошо известные ученым эффекты акустического фонтана и ультразвукового распыления. В результате ткань разрывается на частицы микронного размера, которые выбрасываются внутрь пузыря, образуя в его центре гомогенизированную массу.

Оба этих метода механического разрушения ткани, считают ученые, открывают новые возможности в ультразвуковой хирургии, позволяя контролировать действие нелинейного ультразвукового скальпеля. Подробнее - в последнем номере журнала IEEE Transactionson Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control".

Изображение 1: Экспериментальные и теоретические зависимости пиковых давлений в фокусе 7-элементного излучателя ультразвуковой хирургии в зависимости от напряжения на источнике. На графике приведена фотография излучателя, его схема и профиль волны в фокусе, характерный для ударно-волнового воздействия (Источник - Павел Росницкий, МГУ имени М.В. Ломоносова).

Share on Facebook Share0 Share on TwitterTweet Share on Google Plus Share0 Share on LinkedIn Share0 Send email Mail0Total Shares

/ Воскресенье, 27 ноября 2016 года /

ПРОСМОТРОВ: 11
  •  ВКонтакте 
  •  Facebook 










горячие темы 
Где в Москве отпраздновать личное событие?

Зарядье: История и уничтожение истории

В предверии Нового года

Что подарить брату на 30 лет?

Окна пластиковые или деревянные?

А вы пьете воду из-под крана?

Куда податься за мебелью?


 ГЛАВНАЯ · ФОТО · ГИД · КАРТА · НОВОСТИ · АФИША · АДРЕСА · ИНФО · КАМЕРЫ · ФОРУМ