Ультразвук высокого разрешения для точной абляции опухоли

Исследователи из института Макса Планка и Штутгартского университета в Германии разработали метод создания ультразвуковых полей высокого разрешения, способный повысить эффективность ультразвуковой терапии и адаптировать ее к индивидуальным потребностям пациентов. Методика предусматривает прохождение ультразвуковых волн через воду, где пузырьки водорода помогают преобразовать волны в желаемые формы.

Мощная ультразвуковая терапия в настоящее время используется для разрушения опухолевых тканей, в том числе опухолей предстательной железы и матки. Тем не менее, этот метод может также повредить здоровые ткани, так как он генерирует большое количество тепла, поэтому ультразвуковое поле должно быть жестко контролируемым, чтобы ограничить его только областью опухоли насколько это возможно. Это особенно трудно при опухолях головного мозга, так как череп искажает поле.

Современные методы управления ультразвуковыми полями предполагают создание нескольких отдельных источников звука, которые затем смещаются для усиления или ослабления друг друга. Однако, поскольку отдельные источники звука не могут быть очень сильно миниатюризированы, разрешение таких профилей звукового давления ограничено максимум 1000 пикселями. В этом случае звуковые передатчики настолько малы, что звуковое давление достаточно для диагностических, но не терапевтических целей. Недавно изобретенная технология, информация о которой была опубликована в журнале Nature Communications, может генерировать до 10 000 отдельных пикселей.

Как говорят исследователи,

Для того чтобы модулировать профиль звукового давления, мы используем различные акустические свойства воды и воздуха. В то время как ультразвуковая волна беспрепятственно проходит через жидкость, она полностью отражается воздушными пузырьками.

Ученые разработали миниатюрный чип, на котором они могут расщеплять воду для образования пузырьков водорода по определенной схеме. Затем они могут послать ультразвуковую волну через чип, и когда она сталкивается с пузырьками, он преобразуется в желаемую форму. Создание другого профиля для чипа такое же простое, как стирание рисунка с доски и изображение нового.

Исследователи продемонстрировали точность своей новой системы, разложив микрочастицы в виде разных букв.