Как эффективно удалять опухоли ультразвуком

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).

Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова и Университета штата Вашингтон выяснили, какими характеристиками должны обладать ультразвуковые излучатели для эффективного дистанционного разрушения опухолей внутри тела сфокусированными нелинейными волнами. Статья с результатами исследования опубликована в журнале IEEE Transactionson Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control.

Форма нелинейных ультразвуковых волн, используемых для хирургического воздействия на ткани, 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 том или ином случае. На решение этой задачи и было направлено исследование российско-американской команды.

«Необходимо было учитывать множество технических, численных и чисто научных деталей, обладать серьезным опытом работы в этой области. Такой опыт был накоплен в нашей лаборатории», — сказала доктор физико-математических наук Вера Хохлова, доцент кафедры акустики физического факультета МГУ и ведущий автор статьи,.

Ученым удалось показать, что основной параметр излучателя — это угол схождения волнового пучка, показывающий, насколько сильно должен быть сфокусирован ультразвук. Было доказано, что чем больше этот угол, тем большей амплитуды ударного фронта можно достичь в фокусе. Авторы работы провели количественные оценки такой зависимости.