Влияние траектории облучения на скорость тепловой абляции и объем разрушенной биоткани при ударно-волновом воздействии фокусированным ультразвуком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В численном эксперименте сравниваются скорости тепловой абляции и формы объемных разрушений биоткани при воздействии на нее мощным фокусированным ультразвуком в ударно-волновых импульсно-периодических режимах в случае трех различных последовательностей облучения дискретных фокусов, расположенных внутри таргетного слоя на равномерной сетке.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. А. Пестова

ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”

Автор, ответственный за переписку.
Email: pestova.pa16@physics.msu.ru

Физический факультет, Лаборатория медицинского и промышленного ультразвука

Россия, Москва

П. В. Юлдашев

ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”

Email: pestova.pa16@physics.msu.ru

Физический факультет, Лаборатория медицинского и промышленного ультразвука

Россия, Москва

В. А. Хохлова

ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”

Email: pestova.pa16@physics.msu.ru

Физический факультет, Лаборатория медицинского и промышленного ультразвука

Россия, Москва

М. М. Карзова

ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”

Email: pestova.pa16@physics.msu.ru

Физический факультет, Лаборатория медицинского и промышленного ультразвука

Россия, Москва

Список литературы

  1. Хилл К.Р., Бэмбер Дж., тер Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы применения. Пер. с англ. М.: Физматлит, 2008. 544 с.
  2. Гаврилов Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине. М.: Фазис, 2013.
  3. Köhler M.O., Mougenot C., Quesson B. et al. // Med. Physics. 2009. V. 36. No. 8. P. 3521.
  4. Kim Y.S., Keserci B., Partanen A. et al. // Eur. J. Radiol. 2012. V. 81. No. 11. P. 3652.
  5. Mougenot C., Köhler M.O., Enholm J. et al. // Med. Physics. 2011. V. 38. P. 272.
  6. Mougenot C., Salomir R., Palussière J. et al. // Magn. Reson. Med. 2004. V. 52. P. 1005.
  7. Enholm J.K., Köhler M.O., Quesson B. et al. // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2010. V. 57. No. 1. P. 103.
  8. Андрияхинa Ю.С., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 2. С. 1; Andriyakhina Y.S., Karzova M.M., Yuldashev P.V., Khokhlova V.A. // Acoust. Phys. 2019. V. 65. No. 2. P. 141.
  9. Филоненко E.А., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2001. Т. 47. № 4. С. 541; Filonenko E.A., Khokhlova V.A. // Acoust. Phys. 2001. V. 47. No. 4. P. 541.
  10. Пестова П.А., Карзова М.М., Юлдашев П.В. и др. // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 250; Pestova P.P., Karzova M.M., Yuldashev P.V. et al. // Acoust. Phys. 2021. V. 67. No. 3. P. 250.
  11. Пестова П.А., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. // Сб. тр. XXXIV сессии РАО. (Москва, 2022). С. 927.
  12. Kreider W., Yuldashev P.V., Sapozhnikov O.A. et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2013. V. 60. No. 8. P. 1683.
  13. Karzova M.M., Kreider W., Partanen A. et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2023. V. 70. No. 6. P. 521.
  14. Карзова М.М., Аверьянов М.В., Сапожников О.А., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 1. С. 93; Karzova M.M., Averiyanov M.V., Sapozhnikov O.A., Khokhlova V.A. // Acoust. Phys. 2012. V. 58. No. 1. P. 81.
  15. Canney M.S., Khokhlova V.A., Bessonova O.V. et al. // Ultrasound Med. Biol. 2009. V. 36. No. 2. P. 250.
  16. Khokhlova T.D., Canney M.S., Khokhlova V.A. et al. // J. Acoust. Soc. Amer. 2011. V. 130. No. 5. P. 3498.
  17. Rosnitskiy P.B., Yuldashev P.V., Sapozhnikov O.A. et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr. 2017. V. 64. No. 2. P. 374.
  18. Maxwell A.D., Yuldashev P.V., Kreider W. et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2017. V. 64. No. 10. P. 1542.
  19. Юлдашев П.В., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 3. С. 337; Yuldashev P.V., Khokhlova V.A. // Acoust. Phys. 2011. V. 57. No. 3. P. 333.
  20. https://itis.swiss/virtual-population/tissue-properties/database/acoustic-properties.
  21. Sapareto S.A., Dewey W.C. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1984. V. 10. No. 6. P. 787.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геометрия задачи: ультразвуковой пучок создается HIFU-решеткой (256 элементов диаметром 6.6 мм, частота 1.2 МГц) и фокусируется в образец ткани говяжьей печени (а). Траектория однократного ударно-волнового воздействия с равномерным расположением дискретных фокусов (наверху) и три последовательности перемещения фокуса излучателя (внизу; показано цифрами): “спиралевидная” (слева), “клиническая” (в центре), “змейка” (справа) (б).

Скачать (269KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Профили давления в фокусе (левый столбец), пространственные распределения плотности мощности тепловых источников в ткани (средний столбец) и температурные распределения (правый столбец) на момент перемещения фокуса (20 мс) в аксиальных xz плоскостях пучка для (а) режима насыщения (I0 = 15 Вт/см2) и (б) режима с формированием развитого разрыва (I0 = 8 Вт/см2). Черным контуром обозначена область теплового разрушения.

Скачать (177KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пространственные распределения температуры в момент окончания облучения ткани по траектории с различными последовательностями переключения фокусов: “клинической” (а, г), “спиралевидной” (б, д), “змейкой” (в, е) для режимов I0 = 8 Вт/см2 (левый столбец, а–в) и I0 = 15 Вт/см2 (правый столбец, г–д). Черным контуром обозначена область, внутри которой тепловая доза превысила свое пороговое значение после остывания образца. На каждом пространственном распределении температуры показаны время окончания нагрева, достигнутый размер теплового разрушения и скорость тепловой абляции.

Скачать (276KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024