Звуковые пули для опухолей и сонаров

Исследователи из Калифорнийского технологического института (США) изучают возможность применения звуковых «пуль», призванных улучшить эффективность ультразвуковой терапии рака за счёт лучшей фокусировки волн на небольших площадях. Кроме того, эта технология способна значительно улучшить эффективность сонаров, применяющихся для визуализации подводных объектов.

Обычно ультразвуковое устройство посылает в среду (тело, вода и т. п.) звуковые волны, которые, отражаясь от находящихся внутри объектов (и от самой среды), возвращаются назад к источнику, где компьютер анализирует входящий сигнал и воссоздаёт картину внутреннего пространства. К сожалению, из-за многочисленных переотражений волны нередко излишне рассеиваются и дифрагируют, приводя к формированию очень размытых изображений. Именно по такому принципу работает сонар, который заменяет подводным лодкам глаза и уши. Но и в этом случае звуковые волны рассеиваются как самой толщей воды, так и содержащимися в ней частицами, небольшими рыбками и другой живностью, подобно тому как свет фар рассеивается каплями дождя, делая его почти бесполезным.

Звуковые волны, ударяя по больным клеткам, вызывают их нагрев и, как следствие, гибель. (Иллюстрация Discovery News.)

Калифорнийские учёные придумали метод, который позволяет преодолеть трудности, связанные с дисперсией звуковых волн, — а значит, получать более чёткие изображения. Предложенная ими система работает подобно маятнику Ньютона. В данном случае микроскопические стальные сферы укладываются в ряды и колонки, образуя нечто вроде куба. Звуковые волны, проходя сквозь шарики, формируют единый импульс на внешней границе куба. Полученный таким образом сконцентрированный звуковой сигнал намного мощнее традиционного ультразвука, испускающего звуковые волны в виде непрерывного потока. Ну а более высокая мощность автоматически приводит к лучшему разрешению.

По словам учёных, построенное на их разработке ультразвуковое устройство не будет страдать от рассеивания и дифракции волн, как это свойственно обычному ультразвуку. То же применимо и к сонару. Поскольку звуковой импульс является коротким, а не непрерывным, пропускание даже высокоэнергетичного, но всё же импульса сквозь живые ткани должно быть более безопасно, чем использование непрерывного потока энергии. Таким образом, в случае звуковой терапии рака изобретение позволяет посылать больше сфокусированной энергии в единицу времени, чем когда-либо прежде при применении традиционных ультразвуковых аппаратов.

Подготовлено по материалам Discovery News.