А.Е. Шупенев1, В.М. Рыжаков2, А.Р. Александров3, И.А. Кудашов4, А.Г. Григорьянц5

1–5 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1 ash@bmstu.ru, 2 vallav033@gmail.com, 3 aleksandrey99@gmail.com, 4 kudashov@bmstu.ru, 5 grigoryants@bmstu.ru

Постановка проблемы. Мочекаменная болезнь (МКБ) – широко распространённое заболевание, затрагивающее миллионы людей во всем мире. МКБ характеризуется образованием твердых кристаллообразных отложений (песка или камней (конкрементов)) в мочевыводящей системе организма, которые в конечном итоге приводят к нарушению обменных процессов в мочевыделительной системе человека. Согласно статистическим данным, примерно 10–15% населения планеты сталкиваются с наличием камней в почках. На сегодняшний день основной метод хирургического лечения мочекаменной болезни почек – лазерная литотрипсия, позволяющая разрушить конкременты (камни) в органах мочевыводящих путей. Но несмотря на разнообразие лазерных источников, по-прежнему имеются проблемы с термическим воздействием, оказываемым во время процедуры на окружающие ткани, недостаточной фрагментацией камня и ретропульсацией лазеров. В связи с этим одним из перспективных направлений развития лазерной литотрипсии может стать использование лазеров с ультракороткими импульсами, работающие с высокой энергией и короткой длительностью импульсов.

Цель. Оценка эффективности различных режимов фемтосекундного лазерного излучения на разрушение фантомных конкрементов. В работе главным показателем эффективности выступает изменение единицы массы фантома конкремента на единицу энергии лазерного излучения.

Результаты. Полученные в работе экспериментальные результаты позволили определить параметры лазерного излучения для наиболее эффективной абляции почечных камней.

Практическая значимость. Результаты выполненных работ будут полезны при формировании технических требований и параметров, предъявляемых к лазеру на этапе разработки наиболее оптимального лазерного литотриптора.

Шупенев А.Е., Рыжаков В.М., Александров А.Р., Кудашов И.А., Григорьянц А.Г. Исследование эффективности воздействия фемтосекундного лазерного излучения на фантомный камень для задач лазерной литотрипсии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. T. 27. № 6. С. 92−102. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202406-09

1. Moftakhar L., Jafari F., Ghoddusi Johari M., Rezaeianzadeh R., Hosseini S.V., Rezaianzadeh A. Prevalence and risk factors of kidney stone disease in population aged 40–70 years old in Kharameh cohort study: a cross-sectional population-based study in southern Iran // BMC urology. 2022. V. 22. № 1. P. 205.
2. Moe O.W. Kidney stones: pathophysiology and medical management // The Lancet. 2006. V. 367. № 9507. P. 333–344.
3. Stamatelou K.K., Francis M.E., Jones C.A., Nyberg Jr L.M., Curhan G.C. Time trends in reported prevalence of kidney stones in the United States: 1976–1994 // Kidney international. 2003. V. 63. № 5. P. 1817–1823.
4. Scales Jr C.D., Smith A.C., Hanley J.M., Saigal C. Urologic Diseases in America Project. Prevalence of kidney stones in the United States // European urology. 2012. V. 62. № 1. P. 160–165.
5. Каприн А.Д., Аполихин О.И., Сивков А.В., Анохин Н.В., Гаджиев Н.К., Малхасян В.А., Просянников М.Ю. Заболеваемость мочекаменной болезнью в Российской Федерации с 2005 по 2020 гг. // Экспериментальная и клиническая урология. 2022. № 2. С. 10–17.
6. Платонова Д.В., Замятина В.А., Дымов А.М., Коваленко А.А., Винаров А.З., Минаев В.П. Лазерная литотрипсия // Урология. 2015. № 6. С. 116–121.
7. Orekhov I.O., Krivosheev A.V., Kudashov I.A., Bogomolov V.M., Shupenev A.E., Sazonkin S.G., Pavlov A.V. Study of the Effect of Laser Radiation Parameters on the Efficiency of Lithotripsy // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 15. P. 8565.
8. Yang S., Dong C., Song C., Liao W., He Z., Jiang S., Xiong Y. Femtosecond laser lithotripsy: a novel alternative for kidney stone treatment? Evaluating the safety and effectiveness in an ex vivo study // Urolithiasis. 2023. V. 51. № 1. P. 118.
9. Zhang J.J., Xuan R.J., Hasenberg T. Investigation of Laser Pulse‐induced Calculus Damage Mechanism by a High‐speed Camera // Updates and Advances in Nephrolithiasis-Pathophysiology, Genetics, and Treatment Modalities. IntechOpen, 2017.
10. ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий: межгосударственный стандарт: дата введения 2012-11-01 / Федеральное агентство по техническому регули­рованию и метрологии. Изд. официальное. М.: Стандартинформ. 2012. 23 с.
11. TETA. Регенеративный фемтосекундный усилитель: сайт. URL: https://avesta.ru/wp-content/uploads/pdf/datasheets/TETA_ datasheet_rus.pdf (дата обращения: 17.06.2024).
12. Simunovic G., Svalina I., Simunovic K., Saric T., Havrlisan S., Vukelic D. Surface roughness assessing based on digital image features // Advances in Production Engineering & Management. 2016. V. 11. № 2. P. 93.
13. Sparavigna A.C. Entropy in image analysis // Entropy. 2019. V. 21. № 5. P. 502.
14. Espinosa R., Bailón R., Laguna P. Two-dimensional EspEn: A new approach to analyze image texture by irregularity // Entropy. 2021. Т. 23. № 10. P. 1261.