Одно из наиболее интересных современных приложений акустики в медицине связано с возможностью быстро нагреть биологическую ткань за счет поглощения в ней мощного ультразвука. Поскольку ультразвук (УЗ) можно фокусировать так же, как свет, то можно добиться локального нагрева внутри тела человека до температуры, достаточной для свертывания крови или некроза мягких тканей, без перегрева тканей на пути к фокусу. Это дает возможность использовать мощный ультразвук для лечения опухолевых заболеваний или остановки внутренних кровотечений неинвазивно, т.е. без обычного хирургического вмешательства. В мире сейчас созданы лишь несколько клинических установок, методики так называемой ультразвуковой хирургии или высокотемпературной гипертермии только начинают внедряться в клиническую практику, но вызывают все больший и больший интерес. С точки зрения физики, проблема воздействия мощного ультразвука на биологическую ткань включает в себя исследование нелинейной фокусировки ультразвука, тепловых эффектов в ткани, определения порога теплового некроза. Эффекты акустической нелинейности при распространении УЗ к фокусу приводят к искажению формы волны и образованию ударных фронтов (Рис. 1), на которых акустическая энергия поглощается по-другому, гораздо более эффективно, чем для линейной гармонической волны. Таким образом, происходит нелинейное повышение эффективности нагрева. Порог разрушения определяется по так называемой тепловой дозы, которая составляет примерно 1 секунду при температуре 56?C. Мы занимаемся исследованиями в этой области уже около 10 лет. Разработанные у нас в лаборатории теоретические и численные модели позволяют с большой степенью точности предсказывать получаемые разрушения (Рис. 2, 3). Показанные на рисунках результаты – образование полосы некроза в ткани печени в режиме непрерывного движения УЗ излучателя были получены аспиранткой Л. Филоненко на установке госпиталя в Саттоне, в Англии. Результаты прекрасно согласуются с предсказаниями нашей модели, в которой учитываются эффекты нелинейного распространения. Линейная же теория, которой в большинстве случаев сейчас пользуются исследователи при планировании эксперимента, не дает правильного ответа. Таким образом, варьируя исходную форму волны для обеспечения либо линейного, либо нелинейного режима воздействия, можно получать различные разрушения. Кроме того, хотя тепловой механизм является доминирующим в воздействии ультразвка на ткань, важный вклад часто вносят и другие физические механизмы, характерные для взаимодействия УЗ с тканью: кавитация (образование пузырьков и их колебания в поле волны), кипение, сдвиговые напряжения, течения. Эти механизмы и их вклад в разрушение ткани до конца не поняты и представляют собой также интересный объект исследования как в теории, так и экспериментально.