Одним из наиболее востребованных медицинских приложений импульсного ультразвука является обнаружение и дистанционное бесконтакное разрушение камней в почках.
Ультразвуковая диагностика почечных камней
Почечные камни имеют более высокий акустический импеданс по сравнению с окружающими мягкими тканями и поэтому эффективно рассеивают падающие на них акустические волны. При этом внутри почечного камня происходит возбуждение не только продольных, но и сдвиговых волн, а на поверхности камня под действием коротких зондирующих импульсов могут образовываться и испытывать нестационарные осцилляции микроскопические газовые пузырьки. Благодаря этому имеется возможность разработки чувствительных методов диагностики мочекаменной болезни.
Ультразвуковое разрушение почечных камней
При фокусировке ультразвуковых волн большой амплитуды на почечном камне через кожу можно добиться его фрагментации без необходимости хирургического вмешательства. Примером такой процедуры является уже давно используемый в клинической практике метод разрушения почечных камней с помощью ударных волн – экстракорпоральная ударно-волновая литотрипсия. Основные закономерности возникновения разрушающих напряжений удаётся объяснить в рамках традиционных для акустики моделей. Достигнутое понимание механизмов разрушения позволяет разработать новые способы ультразвукового разрушения камней, в частности, с использованием коротких квазисинусоидальных импульсов.
Ультразвуковое выталкивание почечных камней
Полученные в результате литотрипсии фрагменты почечных камней, как правило, оказываются достаточно малы и могут быть выведены из организма естественным путем. Однако иногда полученные фрагменты застревают в почке и становятся центрами кристаллизации новых камней. Для борьбы с этим недавно было предложено ультразвуковое выталкивание таких фрагментов из почки. Для этого используется свойство ультразвука оказывать давление на объекты — явление акустической радиационной силы. С помощью нее появляется возможность дистанционного перемещения камней в почке (манипуляция), причём при специальном подборе структуры акустического поля возможно осуществить и вращение камней.
Задачи LIMU
- Диагностика, манипуляция и фрагментация почечных камней
- Численные расчеты воздействия сложных пучков на миллиметровые объекты
- Верификационные эксперименты
Деятельность
- численное моделирование
- эксперименты с фантомами почечных камней
Контакты
- Любовь Котельникова
- Анастасия Васильевна Лапина
- Мария Михайловна Карзова
- Олег Анатольевич Сапожников
Подробности
- в нашей видеолекции
- в нашем докладе
- в нашей лекции на английском
- в нашей приглашенной лекции
- коротком видеоролике
- в статьях ниже
[1] Acoustic Radiation Force: A Review of Four Mechanisms for Biomedical Applications / A. P. Sarvazyan, O. V. Rudenko, M. Fatemi // IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. — 2021. — Vol. 68, no. 11 — P. 3261-3269. DOI: 10.1109/TUFFC.2021.3112505
[2] Burst wave lithotripsy and acoustic manipulation of stones / Chen TT, Samson PC, Sorensen MD, Bailey MR. // Curr Opin Urol. — 2020. — Vol. 30, no. 2 — P. 149-156. DOI: 10.1097/MOU.0000000000000727
[3] Радиоимпульсная ультразвуковая литотрипсия – новая ступень эволюции дистанционной ударноволновой литотрипсии / Гаджиев Н.К., Горелов Д.С., Иванов А.О., Семенякин И.В., Маликиев И.Е., Обидняк В.М., Крючковенко Я.И., Петров С.Б., Григорьев В.Е. // Вестник урологии. 2021;9(3):127-134. DOI: 10.21886/2308-6424-2021-9-3-127-134
[4] Noninvasive acoustic manipulation of objects in a living body / M. A. Ghanem, A. D. Maxwell, Y. N. Wang et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2020. — Vol. 117, no. 29. — P. 16848–16855. DOI: 10.1073/pnas.2001779117
[5] Method for measuring acoustic radiation force of a focused ultrasound beam acting on an elastic sphere / L. M. Kotelnikova, S. A. Tsysar, D. A. Nikolaev, O. A. Sapozhnikov // Journal of the Acoustical Society of America. — 2025. — Vol. 157, no. 2. — P. 1391–1402. DOI: 10.1121/10.0035939
[6] Improving burst wave lithotripsy effectiveness for small stones and fragments by increasing frequency: theoretical modeling and ex vivo study / M. R. Bailey, A. D. Maxwell, S. Cao et al. // Journal of Endourology. — 2022. — Vol. 36, no. 7. — P. 996–1003. DOI: 10.1089/end.2021.0714
[7] Maximizing mechanical stress in small urinary stones during burst wave lithotripsy / Sapozhnikov O. A., Maxwell A. D., Bailey M. R. // Journal of the Acoustical Society of America. — 2021. — Vol. 150, no. 6. — P. 4203–4212. DOI: 10.1121/10.0008902
[8] Shock formation and nonlinear saturation effects in the ultrasound field of a diagnostic curvilinear probe / M. M. Karzova, P. V. Yuldashev, O. A. Sapozhnikov et al. // Journal of the Acoustical Society of America. — 2017. — Vol. 141, no. 4. — P. 2327–2337. DOI: 10.1121/1.497926