Científicos de la Escuela de Graduados de Ingeniería de Sistemas e Información de la Universidad de Tsukuba crearon un modelo teórico para describir el movimiento de las ondas de ultrasonido en presencia de múltiples burbujas. Este trabajo puede ayudar a los médicos a diseñar nuevas aplicaciones diagnósticas y terapéuticas de la tecnología de ultrasonido.

Los tratamientos médicos con ultrasonido enfocado para extirpar tumores o romper cálculos renales con litotricia por ondas de choque pueden ofrecer la posibilidad de mejorar los resultados del paciente sin exposición a radiación electromagnética o de partículas. Sin embargo, estos métodos se basan en la comprensión de la forma en que las ondas de ultrasonido se mueven a través de entornos complejos, como el tejido vivo. Esto es especialmente cierto para la terapia de ablación de tumores, que funciona dirigiendo el calor creado por el ultrasonido para destruir las células enfermas. Se necesitan ecuaciones de propagación de ondas más completas para garantizar que estas modalidades se implementen correctamente.

Ahora, los científicos de la Universidad de Tsukuba han ampliado el modelo convencional de propagación de ondas de sonido para incluir múltiples burbujas. La ecuación de Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK) se ha utilizado anteriormente como un modelo simplificado para la propagación no lineal de ultrasonido enfocado en un líquido puro. Ser capaz de escribir una sola ecuación para modelar ultrasonido no lineal, oscilaciones de burbujas y fluctuaciones de temperatura de manera consistente abre el camino hacia aplicaciones médicas mejoradas con microburbujas.

"Un modelo matemático para aplicaciones médicas que utilicen burbujas debería describir la no linealidad tanto de la propagación del ultrasonido como de la oscilación de las burbujas", dice el autor, el profesor Tetsuya Kanagawa. Los científicos utilizaron un método para combinar escalas de varios tamaños calculando las ecuaciones básicas promediadas volumétricas para líquidos burbujeantes. Las ecuaciones resultantes tenían términos para efectos no lineales, disipación de sonido, dispersión y enfoque. En particular, el término de disipación en sí dependía de tres factores:la viscosidad del líquido interfacial, la compresibilidad del líquido y la conductividad térmica del gas dentro de las burbujas.

"En futuros refinamientos, podemos agregar extensiones teóricas de la ecuación KZK que incorporen los efectos viscosos del líquido a granel, la elasticidad de los tejidos corporales y la transferencia de calor", dice el profesor Kanagawa. Una de las primeras aplicaciones es el uso de microburbujas como agentes de contraste para mejorar la resolución de las imágenes de ultrasonido. Sin embargo, también pueden extenderse a intervenciones que logran la ablación dirigida de tejidos. + Explora más

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