Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2020, выпуск 9 » Статья стр. 1516
<<<>>>
Фокусированный ультразвук высокой интенсивности: тепловой нагрев и разрушение биологической ткани
DOI: 10.21883/JTF.2020.09.49685.54-20
Переводная версия: 10.1134/S1063784220090030
Андреева Т.А. 1, Беркович А.Е.1, Быков Н.Ю. 1, Козырев С.В. 1, Лукин А.Я. 1
1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: bykov_nyu@spbstu.ru, svkozyrev@list.ru
Поступила в редакцию: 17 февраля 2020 г.
В окончательной редакции: 17 февраля 2020 г.
Принята к печати: 17 февраля 2020 г.
Выставление онлайн: 21 мая 2020 г.
PDF версия
Представлены результаты численного исследования процессов нагрева и разрушения биологической ткани под действием серии импульсов фокусированного ультразвука (программы обработки опухоли), генерируемого многоэлементным излучателем. Рассмотрены программы облучения, отличающиеся пространственной локализацией фокальных точек в ткани (спираль Архимеда, "квадратная" спираль), числом импульсов в серии, величиной задержки между импульсами. Установлено существенное влияние параметров серии импульсов и учета процесса перфузии на границы области теплового поражения ткани в рассмотренном диапазоне умеренных интенсивностей излучения. Показано, что с течением времени процесс распространения тепла в ткани приобретает квазисферический характер и слабо зависит от вида программы облучения. Обсуждается возможность использования данного свойства процесса для оптимизации протоколов медицинских процедур, связанных с применением фокусированного ультразвука. Ключевые слова: фокусированный ультразвук, абляция биоткани, объемное энерговыделение, уравнение теплопроводности.
  1. Izadifar Z., Babyn P., Chapman D. // Ultrasound in Med. Biol. 2017. Vol. 43. N 6. P. 1085-1104. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2017.01.023
  2. Hill C.R., Bamber J.C. Physical principles of medical ultrasonics / TerHaar G.R. (Ed.) NY.: John Wiley \& Sons Ltd., 2004. 528 p
  3. Гаврилов Л.Р. // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. N 11. С. 208-217
  4. Гаврилов Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине. М.: Фазис, 2013. 656 c
  5. Бэйли М.Р., Хохлова В.А., Сапожников О.А., Каргл С.Г., Крам Л.А. // Акуст. журн. 2003. Т. 49. N 4. C. 437-464
  6. Андрияхина Ю.С., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2019. Т. 65. N 2. С. 147--157. DOI: 10.1134/S0320791919020023
  7. Wang M., Zhou Y. // Int. J. Hyperthermia. 2016. Vol. 32. N 5. P. 569--582. DOI: 10.3109/02656736.2016.1160154
  8. Mougenot C., Kohler M.O., Enholm J., Quesson B., Moonen C. // Med. Phys. 2011. Vol. 38. P. 272-282
  9. Fan X., Hynynen K. // Ultrasound in Med. Biol. 1996. Vol. 22. N 4. P. 471-482. DOI: 10.1016/0301-5629(96)00026-9
  10. Damianou C., Hynynen K. // J. Acoust. Soc. Am. 1994. Vol. 95. N 3. P. 1641-1649
  11. Wood A.K.W., Sehgal C.M. // Ultrasound in Med. Biol. 2015. Vol. 41. N 4. P. 905-928. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2014.11.019
  12. Филоненко Е.А., Хохлова В.А. // Акуст. журн. 2001. Т. 47. N 4. С. 541-549
  13. Rosnitskiy P.B., Yuldashev P.V., Sapozhnikov O.A., Maxwell A.D., Kreider W., Bailey M.R., Khokhlova V.A. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2017. Vol. 64. P. 374-390
  14. Kohei Okita, Kenji Ono, Shu Takagi, Yoichiro Matsumoto // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 2010. Vol. 64. P. 1395-1411
  15. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с
  16. Meaney P.M., Clarke R.L., Ter Haar G.R., Rivens I.H. // Ultrasound in Med. Biol. 1998. Vol. 24. N 9. P. 1489-1499. DOI: 10.1016/S0301-5629(98)00102-1
  17. Филоненко Е.А., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А., Хэнд Д.У. // Акуст. журн. 2004. Т. 50. N 2. С. 272-282
  18. Andreeva T.A., Berkovich A.E., Bykov N.Y., Kozyrev S.V., Lukin A.Ya. // Mater. Phys. Mech. 2019. Vol. 42. P. 625-636. DOI: 10.18720/MPM.4252019\_16
  19. Morrison K.P., Keilman G.W., Kaczkowski P.J. // 2014 IEEE Intern. Ultrason. Sympos. Proceed. 2014. P. 400-404
  20. Pennes H.H. // J. Appl. Phys. 1948. Vol. 1. N 2. P. 93-122
  21. Stanczyk M., Telega J.J. // Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2002. Vol. 4. N 1. P. 31-61
  22. Physics of Thermal Therapy. Fundamentals and clinical applications / Eduardo G. Moros. (Ed.) Boca Raton: CRC Press, Taylor \& Francis Group, 2012. 375 p
  23. O'Neil H.T. // J. Acoust. Soc. Am. 1949. Vol. 21. N 5. P. 516-526
  24. Hasgall P.A., Di Gennaro F., Baumgartner C., Neufeld E., Lloyd B., Gosselin M.C., Payne D., Klingenbock A., Kuster N. "ITIS Database for thermal and electromagnetic parameters of biological tissues". Version 4.0. May 15. 2018. DOI: 10.13099/VIP21000\_04\_0.itis.swiss/database
  25. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 223 с
  26. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Наука, 1992. 424 с
  27. Численное решение многомерных задач газовой динамики / Под ред. С.К. Годунова М.: Наука, 1976. 400 с
  28. Sapareto S.A., Dewey W.C. // Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 1984. Vol. 10. P. 787-800
  29. Yuldashev R., Shmeleva S., Ilyin S., Sapozhnikov O., Gavrilov L., Khokhlova V. // Phys. Med. Biol. 2013. Vol. 58. N 8. P. 2537-2559. DOI: 10.1088/0031-9155/58/8/2537
  30. Parker K.J. // J. Acoust. Soc. Am. 1985. Vol. 77. N 2. P. 719-725
  31. Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. Киев: Наукова думка, 1990. 224 с
  32. Berkovich A.E., Smirnov E.M., Yukhnev A.D., Gataulin Ya.A., Sinitsyna D.E., Tarkhov D.A. // IOPConf. Series: J. Phys.: Conf. Series. 2018. Vol. 1044. P. 012023
  33. Zhou Y. // Ultrasound Q. 2017 Vol. 33. N 4. P. 253-260. DOI: 10.1097/ruq.0000000000000300

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme