- Статистические характеристики нелинейной N-волны за случайным фазовым экраном рассчитываются путем на основе развитой численной дифракционной модели по достаточно длинной реализации. Статистика поля за экраном определяется амплитудой волны, рефракционной длиной и пространственным масштабом экрана. Приближение нелинейной геометрической акустики в данной задаче справедливо до расстояний 0.3 от рефракционной длины.
- При помощи специального "резонансного" фазового слоя возможно селективное воздействие на определенные частоты нелинейной волны, приводящее, например, к разрушению фокусировки одних спектральных компонент сфокусированного пучка и сохранению фокусировки других.
- Развитый численный алгоритм позволяет моделировать распространение квазиплоских периодических и импульсных акустических сигналов в неоднородных движущихся средах с учетом эффектов нелинейности, дифракции, продольной и поперечной компонент флуктуаций скорости среды, вязкости и релаксации. Результаты моделирования подтверждены в эксперименте и количественно верно предсказывают пространственную структуру акустического поля в турбулентной движущейся среде, статистические распределения, пиковые и средние характеристики параметров поля в условиях многократного формирования случайных фокусов.
- Разработанный метод абсолютной калибровки широкополосных микрофонов в газах, основанный на численном расчёте и измерении нелинейного удлинения N-волны по положениям нулей в её спектре, позволяет определять чувствительность микрофонов в условиях проявления эффектов вязкости и релаксации среды.
- Полученные количественные данные численного моделирования для коррекции коэффициентов концентрации и насыщения ультразвукового поля в фокусе нелинейного пучка позволяют рассчитывать различные характеристики нелинейно-искаженных профилей волны в широком интервале параметров и мощностей фокусированных поршневых преобразователей, использующихся в устройствах ультразвуковой хирургии.
- Интерференция прямой и краевой волн в ограниченных пучках, создаваемых плоскими и фокусированными поршневыми источниками, приводит к формированию двух ударных фронтов на одном периоде волны при её распространении в режиме развитых разрывов.
- Значения различных параметров акустического поля в фокальной области излучателей ультразвуковой хирургии в условиях облучения ткани можно определить на основе разработанного нового метода перенесения данных измерений акустического поля в воде на поглощающие среды (нелинейного дирейтинга), основанного на масштабировании давления на излучателе.
- В профиле волны в фокальной области пучка в биологической ткани образуется ударный фронт с амплитудой 60-100 МПа, что приводит к сверхбыстрому локальному нагреванию ткани до температуры кипения и формированию парогазовых полостей в течение нескольких миллисекунд. Поглощение на разрыве, рассчитываемое на основе теории слабых ударных волн, дает оценку времени возникновения кипения в ткани с точностью 10%.
- Разработанный новый численный алгоритм позволяет рассчитывать трехмерные нелинейные поля современных многоэлементных терапевтических решеток с локализованным образованием ударных профилей. При достижимых уровнях мощностей решеток нелинейные эффекты приводят к формированию разрывов в профиле волны в фокусе с амплитудой 60-100 МПа даже при фокусировке через грудную клетку.
2.Дубровский А.Н., Руденко О.В., Хохлова В.А. Флуктуационные характеристики волны звукового удара после прохождения случайно-неоднородного слоя. Акуст. журн., 1996, т.42, №5, с. 623-628.
3.Пищальников Ю.А., Сапожников О.А., Хохлова В.А. Модификация спектрального подхода к описанию нелинейных акустических волн с разрывами. Акуст. журн., 1996, т.42, №3, с. 412-417.
4.Гамильтон М.Ф., Руденко О.В., Хохлова В.А. Новый метод расчета параксиальной области интенсивных акустических пучков. Акуст. журн., 1997, т.43, №1, с.48-53.
5.Горькова С.В., Каргл С., Хохлова В.А. Нелинейные и дифракционные эффекты в акустических пучках цилиндрической симметрии. Акуст. журн., 1999, т.45, №5, с.615-621.
6.Кащеева С.С., Сапожников О.А., Хохлова В.А., Аверкью М.А., Крам Л.А. Нелинейное искажение и поглощение мощных акустических волн в среде со степенной зависимостью коэффициента поглощения от частоты. Акуст. журн., 2000, т.46, №2, с. 211-219.
7.Филоненко E.А., Хохлова В.А. Эффекты акустической нелинейности при терапевтическом воздействии мощного фокусированного ультразвука на биологическую ткань. Акуст. журн. 2001, т. 47. № 4. с. 541-549.
8.Бэйли М.Р., Хохлова В.А., Сапожников О.А., Каргл С.Г., Крам Л.А. Физические механизмы воздействия терапевтического ультразвука на биологическую ткань. Акуст. журн. 2003, т. 49, № 4, с. 437-464.
9.Хохлова В.А., Пономарев А.Е., Аверкью М.А., Крам Л.А. Нелинейные импульсные поля прямоугольных фокусированных источников диагностического ультразвука. Акуст. журн., 2006, т.52, №4, с. 560-570.
10.Филоненко Е.А., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А., Хэнд Д. Акустический нагрев биологической ткани с помощью двумерной фазированной решетки со случайным и регулярным расположением элементов. Акуст. журн., 2004, т. 50, № 2, с. 272-282.
11.Аверьянов М.В., Басова М.С., Хохлова В.А. Cтационарные и квазистационарные волны в диссипативных системах четного порядка. Акуст. журн., 2005, т.51, №5, с. 581-588.
12.Аверьянов М.В., Хохлова В.А., Сапожников О.А., Блан-Бенон Ф., Кливлэнд Р.О. Параболическое уравнение для описания распространения нелинейных акустических волн в неоднородных движущихся средах, Акуст. журн., 2006, т. 52, №6, с. 725-735.
13.Юлдашев П.В., Аверьянов М.В., Хохлова В.А., Оливьер С., Блан-Бенон Ф. Сферически расходящиеся ударные импульсы в нелинейной релаксирующей среде. Акуст. журн., 2008, т. 54, №1, с. 40-50.
14.Бессонова О.В., Хохлова В.А., Бэйли М.Р., Кэнни М.С., Крам Л.А. Фокусировка мощных ультразвуковых пучков и предельные значения параметров разрывных волн. Акуст. журн., 2009, т. 55, №4-5, с. 445-456.
15.Юлдашев П.В., Брысева Н.А., Аверьянов М.В., Блан-Бенон Ф., Хохлова В.А.. Статистические свойства нелинейной N-волны при дифракции за случайным фазовым экраном. Акуст. журн., 2010, т. 56, №2, с. 179–189.
16.Бессонова О.В., Хохлова В.А., Кэнни М.С., Бэйли М.Р., Крам Л.А.. Метод определения параметров акустического поля в биологической ткани для терапевтических применений мощного фокусированного ультразвука. Акуст. журн., 2010, т. 56, № 2, с. 296–306.
17.Юлдашев П.В., Крутянский Л.М., Хохлова В.А., Брысев А.П., Бункин Ф.В. Искажение поля сфокусированного ультразвукового пучка конечной амплитуды за случайным фазовым слоем. Акуст. журн., 2010, т. 56, №4, с. 463–471.
18.Хохлова В.А., Бобкова С.М., Гаврилов Л.Р. Расщепление фокуса при прохождении фокусированного ультразвука сквозь грудную клетку, Акуст. журн., 2010, т. 56, №5, с. 622–632.
19.Юлдашев П.В., Хохлова В.А. Моделирование трехмерных нелинейных полей ультразвуковых терапевтических решеток. Акуст. журн., 2011, т. 57, №3, с. 337-347.
20.Hamilton M.F., Khokhlova V.A., Rudenko O.V. Analytical method for describing the paraxial region of finite amplitude sound beams. J. Acoust. Soc. Am. 1997, v. 101(3), pp. 1298-1308.
21.Khokhlova V.A., Souchon R., Tavakkoli J., Sapoznikhov O.A., Cathignol D. Numerical modeling of finite amplitude sound beams: Shock formation in the near field of a cw plane piston source. J. Acoust. Soc. Am., 2001, v. 110(1), pp. 95-108.
22.Sapozhnikov O.A., Khokhlova V.A., and Cathignol D. Nonlinear waveform distortion and shock formation in the near field of a continuous wave piston source. J. Acoust. Soc. Am., 2004, v. 115(5), Pt.1, pp. 1982-1987.
23.Khokhlova V.A., Bailey M.R., Reed J.A., Cunitz B.W., Kaczkowski P.J., and Crum L.A. Effects of nonlinear propagation, cavitation, and boiling in lesion formation by high intensity focused ultrasound in a gel phantom. J. Acoust. Soc. Am., 2006, v. 119(3), pp. 1834-1848.
24.Canney M.S., Bailey M.R., Crum L.A., Khokhlova V.A., and Sapozhnikov O.A. Acoustic characterization of high intensity focused ultrasound fields: A combined measurement and modeling approach. J. Acoust. Soc. Am., 2008, v.124(4), pp. 2406-2420.
25.Khokhlova T., Canney M., Lee D., Marro K., Crum L., Khokhlova V., Bailey M. Magnetic resonance imaging of boiling induced by high intensity focused ultrasound. J. Acoust. Soc. Am., 2009, v. 125(4), pp. 2420-2431.
26.Yuldashev P., Ollivier S., Averiyanov M., Sapozhnikov O., Khokhlova V., Blanc-Benon Ph.. Nonlinear propagation of spark-generated N-waves in air: Modeling and measurements using acoustical and optical methods. J. Acoust. Soc. Am., 2010, v. 128(6), pp. 3321-3333.
27.Averianov M.V., Blanc-Benon Ph., Cleveland R.O., Khokhlova V.A. Nonlinear and diffraction effects in propagation of N-waves in randomly inhomogeneous moving media. J. Acoust. Soc. Am., 2011, v. 129(4), pp. 1760-1772.
28.M. Averiyanov, S. Ollivier, V. Khokhlova, and Ph. Blanc-Benon. Nonlinear acoustic N-wave random focusing in fully developed turbulence: laboratory scale experiment. J. Acoust. Soc. Am., 2011, v.130(6), pp. 3595-3607.
29.Curra F.P., Mourad P.D., Khokhlova V.A., Crum L.A. Numerical simulations of heating patterns and tissue temperature response due to high-intensity focused ultrasound. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., 2000, v. 47(4), pp. 1077-1089.
30.Bobkova S., Gavrilov L., Khokhlova V., Shaw A., Hand J. Focusing of high intensity ultrasound through the rib cage using a therapeutic random phased array. Ultrasound Med. Biol., 2010, v. 36(6), pp. 888-906.
31.M. Canney, V. Khokhlova, O. Bessonova, M. Bailey, L. Crum. Shock-induced heating and millisecond boiling in gels and tissue due to high intensity focused ultrasound. Ultrasound Med. Biol., 2010, v. 36(2), pp. 250-267.
32.Bailey M.R., Couret L.N.,. Sapozhnikov O.A, Khokhlova V.A., ter Haar G., Vaezy S., Shi X., Martin R., Crum L.A. Use of overpressure to assess the role of bubbles in focused ultrasound lesion shape. Ultrasound Med. Biol., 2000, v. 27, pp. 696-708.
33.Кащеева С.С., Хохлова В.А. Нелинейная эволюция импульса с ударным фронтом в среде со степенным частотным законом поглощения. Изв. Акад. Наук, сер. физ., 1998, т.62, №12, с. 2375-2378.
34.Хохлова В.А., Сапожников О.А., Кащеева С.С., Лоттон П., Гусев В.Э., Джоб C., Брюно М. Эффекты нелинейного насыщения при распространении акустических волн в среде с частотно зависимым усилением. Изв. Акад. Наук, сер. физ., 2000, т. 64, №12, с. 2334-2337.
35.Славнов А.А., Хохлова В.А. Численное моделирование нелинейных волн с особенностями типа «разрыв» и «разрыв производной». Вестн. Моск. унта. Сер.3. Физика. Астрономия, 2000, №1, с. 28-31.
36.Basova M.S., Khokhlova V.A. Effect of frequency-dependent absorption on propagation of nonlinear acoustic wave with shocks. Physics of Wave Phenomena, 2004, v. 12(3), pp. 126-132.
37.Bessonova O.V., Khokhlova V.A.. Spatial structure of high intensity focused ultrasound beams of various geometry, Physics of Wave Phenomena, 2009, v. 17(1), pp. 45-49.
38.Филоненко Е.A., тер Хаар Г.Р., Хохлова В.A. Тепловое воздействие мощного фокусированного ультразвука на биологическую ткань в режимах акустической хирургии. Сб. трудов семинара научной школы профессора С.А. Рыбака «Акустика неоднородных сред», Москва, 2003, с. 111-121.
39.Кащеева С.С., Сапожников О.А., Хохлова В.А. Взаимодействие разрывных акустических волн в средах с частотно - зависимым поглощением. Сб. трудов семинара научной школы профессора С.А. Рыбака «Акустика неоднородных сред», Москва, 2002, с. 38-47.
40.Хохлова В.А., Кащеева С.С. Взаимодействие разрывных волн в средах с селективным поглощением на второй гармонике. Сб. трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова «Физическая и нелинейная акустика», Москва, 2002, с. 161-173.
41.Аверьянов М.В., Хохлова В.А., Блан-Бенон Ф., Олливьер С. Экспериментальная модель распространения акустических N-волн в турбулентной атмосфере. Сб. трудов семинара научной школы профессора С.А. Рыбака «Акустика неоднородных сред», Москва, 2008, с. 168-177.
42.Славнов А.А., Хохлова В.А. Асимптотический спектральный метод моделирования нелинейных волн с несколькими взаимодействующими разрывами. Сб. трудов X Сессии Российского Акуст. Общества, 2000, с. 183-186.
43.Хохлова В.А., Сапожников О.А., Пономарёв А.Е., Руденко О.В. Описание задачи специального физического практикума кафедры акустики «Численное моделирование нелинейных и дифракционных эффектов в звуковых пучках». Москва: Физический факультет МГУ, 2006, 35 с.
44.Filonenko E.A., ter Haar G.R., Rivens I., Khokhlova V.A. Prediction of ablation volume for different HIFU regimes. In: Proc.of 3rd Int. Symp. on Therapeutic Ultrasound (Lyon, France, 2003), eds. J.-Y. Chapelon & C. Lafon, pp. 268-274.
45.Ponomaryov A.E., Khokhlova V.A., Averkiou M.A., and Crum L.A. Nonlinear propagation of short ultrasound pulses generated by rectangular diagnostic transducers. In: Proc. of 3rd International Symposium on Therapeutic Ultrasound (Lyon, France, 2003), eds. J.-Y. Chapelon & C. Lafon, pp. 309-315.
46.Canney M.S., Khokhlova V.A., Bailey M.R., Sapozhnikov O.A., and Crum L.A. Characterization of high intensity focused ultrasound fields with a high spatio-temporal resolution. In: Proc. of the 2006 IEEE International Ultrasonics Symposium (Vancouver, Canada, 2006), pp. 856-859.
47.Khokhlova V.A., Sapozhnikov O.A. Modification of the spectral method for describing nonlinear acoustic waves containing shocks. J. Acoust. Soc. Am., 1994, v. 96, №11(2), p. 105 (128th Meeting: Acoustical Society of America).
48.Khokhlova V.A., Ponomarev A.E., Averkiou M.A., and Crum L.A. Effect of absorption on nonlinear propagation of short ultrasound pulses generated by rectangular transducers. J. Acoust. Soc. Am., 2002, v. 112, №5(2), p.2370 (144th Meeting: Acoustical Society of America)
49.Kreider W., Sapozhnikov O.A., Farr N., Yuldashev P.V., Partanen A., Brazzle D., Bailey M.R., Khokhlova V.A. Acoustic holography and nonlinear modeling methods to characterize the Philips MR-guided HIFU source. In: Progr. 11th Int. Symp. on Therapeutic Ultrasound, New York, USA, 2011, p. 41.
50.Khokhlova V.A., Yuldashev P.V., Bobkova S.M., Ilyin S.A. The role of nonlinear propagation effects in ablation of soft tissue behind the rib cage using a HIFU phased array. In: Progr. 11th Int. Symp. on Therapeutic Ultrasound, New York, USA, 2011, p. 52.