В среду, 17 декабря, в Российской академии наук состоялось заседание Научного совета РАН «Биомедицинская физика и инженерия». В его рамках участники обсудили достижения отечественных учёных в сфере применения ультразвука для медицинских целей.

Как отметил председатель совета вице-президент РАН академик Владислав Панченко, уникальная черта этого научного органа — его междисциплинарный и многоотраслевой характер. Совет выступает в качестве одной из наиболее авторитетных экспертных площадок для обсуждения проектов в сфере разработки приборов и технологий биомедицинского назначения. 

Открывая заседание, обзор технологий применения ультразвука в медицине представили представили специалисты лаборатории медицинского и промышленного ультразвука (ЛМПУ) Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. По словам исследователей, главное преимущество этого типа волн в том, что в человеческом организме они распространяются с минимальными потерями. То есть биоткани для ультразвука практически прозрачны.

Это позволяет, используя источники снаружи тела, фокусировать ультразвук в его глубине и вызывать нужные изменения. На этом принципе создают различные устройства. Последние два десятилетия в этой области наблюдается бум.  На совещании учёные представили собственные разработки такого рода.

«При воздействии ультразвуком волна концентрируется в малой области вблизи фокуса. Таким образом, энергию с большой площади собирают в крошечный объём. Это усиливает интенсивность воздействия в десятки тысяч раз. Однако, поскольку область фокуса мала, её нужно перемещать. Для этого используют многоэлементные двумерные фазированные решётки. В частности, нами разработана решётка на 256 элементов, которая реализует эти функции», — рассказал профессор физического факультета МГУ Олег Сапожников.

Вместе с тем, добавил он, чтобы не повредить здоровые ткани, нужно знать параметры ультразвукового поля. Для его определения используют специальные датчики (например, гидрофоны — приборы для приёма ультразвука под водой). Эффективна и эхолокация — измерение расстояния по отражённому сигналу. Эти методы также разрабатывают в ЛМПУ.

Другие важные задачи лаборатории — создание программного обеспечения для моделирования и предсказания нужной области фокусировки поля в глубине тканей. Также специалисты исследуют различные механизмы взаимодействия ультразвука с биологическими тканями.

Содокладчик выступления доцент физического факультета МГУ Вера Хохлова описала главные тенденции в сфере развития методов терапии и хирургии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком без проникновения через естественные внешние барьеры организма. По её словам, в настоящее время эти техники одобрены для лечения более чем 30 заболеваний. Всего благодаря указанным подходам в мире уже вылечили более миллиона пациентов.

В свою очередь врач-нейрохирург, старший научный сотрудник Института функциональной нейрохирургии Владимир Тюрников сообщил о достижениях в сфере применения фокусированного ультразвука для лечения двигательных расстройств. Он отметил, что в России уже функционируют несколько центров, которые успешно проводят операции с использованием данной методики.

Тему многоэлементных решёток в ультразвуковой хирургии развил младший научный сотрудник кафедры медицинской физики физического факультета МГУ Павел Росницкий. Учёный рассказал, что российским прорывом в сфере проектирования таких структур стала разработка мозаичных решёток, где все элементы имеют равные размеры и расположены в виде непериодичных узоров.

Этот метод был заимствован из компьютерной графики. Его внедрение позволит уменьшить размеры излучателей, но при этом повысит интенсивность и качество ультразвукового поля. Также разработка предполагает гибкость в конфигурации устройств для различных применений. В настоящий момент создан прототип с решёткой из 12 элементов.

Помимо этого, на заседании обсудили создание аппарата для ультразвуковой гипертермии молочной железы. Этот метод применяют для воздействия на раковые опухоли с помощью контролируемого повышения температуры в определённой области тела. За несколько лет команда разработчиков преодолела ряд технических и клинических этапов, включая создание опытного образца и проведение лабораторных испытаний. Однако на этапе клинической апробации были выявлены сложности, которые связаны с узкой областью применения оборудования. Учёные на совещании рассмотрели пути поддержки проекта и модернизации прибора.

В завершение совещания итоги работы подвёл заместитель председателя Научного совета РАН «Биомедицинская физика и инженерия» академик Игорь Решетов.

«За прошедший год ряд рассмотренных инициатив получил поддержку совета, что способствовало привлечению финансирования и включению разработок в программы промышленных предприятий. Среди них — проекты по созданию аппаратов лучевой терапии и миниатюрных источников энергии для имплантируемых приборов», — сообщил учёный.

Параллельно, добавил он, проводили работу по интеграции совета и, в целом, Российской академии наук в систему принятия государственных решений в сфере медицинского приборостроения. В результате совет был включён в число этапов экспертизы проектов, которые претендуют на федеральную поддержку и целевое финансирование. В следующем году участники совета сосредоточатся на продвижении разработок, востребованных в практическом здравоохранении.