Возможности использования ультразвуковых фазированных решеток с максимальной плотностью заполнением поверхности элементами для ударно-волнового хирургического воздействия на глубокие структуры головного мозга

Предложены три модели ультразвуковых фазированных решеток с 256-ю, 512-ю и 1024-мя элементами и максимальной плотностью заполнения поверхности элементами для ударно-волнового хирургического воздействия на глубокие структуры головного мозга через неповрежденный череп. В отличие от существующих систем ультразвуковой нейрохирургии, с помощью данных решеток возможна реализация не теплового, а механического способа разрушения пораженных участков мозга (гистотрипсию с кипением). Такой подход позволяет избежать нежелательного теплового перегрева и повреждения костей черепа. Предложенные решетки гораздо более компактны по сравнению с существующими аналогами: они имеют форму сегмента сферы с углом раскрытия 60º и апертурой 200 мм, тогда как существующие решетки – форму полусферической чаши с диаметром 300 мм. Проведена сравнительная оценка пространственных областей эффективного и безопасного электронного перемещения фокуса для предложенных решеток и показана возможность создания объемных разрушений размерами более 20 мм. Расчёты нелинейных эффектов показали возможность формирования в фокусе разработанных решеток ударных фронтов с развитым разрывом амплитудой более 70 МПа, необходимых для реализации механизма гистотрипсии с кипением. При этом, с учетом потерь на прохождение пучка через кости черепа и ткани мозга, значения интенсивности на элементах решеток не превышают технологический предел: 40 Вт/см2.