Kawitacja — potężny, ale wybiórczy mechanizm uszkadzania materiałów i tkanek. Niszczący, ale z ograniczeniami. Choć generuje gwałtowne siły prowadzące do fragmentacji i upłynnienia materiału, jej efektywność zależy silnie od właściwości celu i jego otoczenia. Nie niszczy “wszystkiego, jak leci”.
Kluczowe właściwości determinujące odporność materałów czy struktur biologicznych na kawitację to: masa i sprężystość (mechaniczne parametry), włóknista struktura i mikroarchitektura tkanek — im bardziej sztywna i włóknista tkanka, tym większy próg energii potrzebny do jej rozdrobnienia.
Szczególnie obiecujące jest wykorzystanie tej wybiórczości w medycynie: odporność pewnych struktur pozwala zostawić naczynia czy więzadła nienaruszone, a jednocześnie selektywnie upłynnić tkanki patologiczne (np. zmiany miąższowe), co otwiera drogę do terapii selektywnej.
Mnogość czynników, którymi możemy sterować (po stronie generacji – parametry fali ultradźwiękowej jak np.: ciśnienie negatywne, częstotliwość, liczba impulsów) lub które możemy mierzyć (po stronie celu — włóknistość, zawartość wody, obecność jąder gazowych/mikropęcherzyków, gęstość upakowania strukturalnego), pozwala dobrać parametry kawitacji tak, by osiągnąć selektywne uszkadzanie lub upłynnienie wybranych tkanek.
Tkanki relatywnie najbardziej odpornych na uszkodzenia kawitacyjne:
- ścięgna, naczynia — wysoka zawartość kolagenu i duża sprężystość,
- chrząstka — gęsta, włóknista struktura i niski udział wolnej wody,
- kość (kora/struktur kostna) — bardzo wysoka twardość i gęstość,
- skóra/zęby (przy określonych warunkach) — struktury o dużej wytrzymałości mechanicznej.
Relatywnie odporne najmniej:
- tkanka tłuszczowa — niższy próg kawitacji ze względu na właściwości akustyczne i mechaniczne,
- miąższowe organy o dużej zawartości wody: wątroba, nerka, śledziona — łatwiej podlegają fragmentacji,
- płuca, jelita (obszary o obecności gazu/mikropęcherzyków) — obecność gazu sprzyja inicjacji niekontrolowanej kawitacji w pewnych warunkach.
Opanowanie precyzyjnego generowania kawitacji oraz dogłębne poznanie mechanizmów uszkodzeń w konkretnych tkankach otwierają wyjątkowe możliwości terapii selektywnej — od nieinwazyjnej ablacji guzów (histotrypsja) po zaawansowane procedury chirurgii bezskalpelowej.
Artykuł napisany przez eksperta Synektik Wojciecha Selwesiuka, źródło: Linkedin
