Login

Linki

IPPT

Publications

Tamara Kujawska, Ph.D., D.Sc.

  • Print
Details
Category: Staff
Published on Thursday, 25 February 2010 15:10
Hits: 32862

Tamara Kujawska, Ph.D., D.Sc.

Associate Professor

mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
room: 519
ext. phone: 178

1. Obecnie prowadzone prace naukowe/badawcze/wdrożeniowe

Badania efektów termicznych indukowanych ultradźwiękami w wybranych narządach

Wyniki prac opublikowanych w światowych renomowanych czasopismach naukowych w ostatnich kilku latach wykazały, iż ekspozycja tkanek na ultradźwięki może prowadzić do zwiększenia ekspresji białek szoku cieplnego (HSPs) odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie komórek oraz za ich odporność na czynniki cytotoksyczne. Możliwość indukowania w sposób kontrolowany ekspresji białek HSPs w tkankach in vivo nadźwiękawiając je impulsowymi falami ultradźwiękowymi o różnych właściwościach (wyznaczanych mocą akustyczną wiązki, czasem trwania i okresem powtarzania impulsów oraz czasem ekspozycji) jest potencjalnym nowym podejściem terapeutycznym do chorób degeneracyjnych (także neurodegeneracyjnych), w którym wykorzystana byłaby znana własność komórek polegająca na zwiększaniu odporności na stres (w tym przypadku termiczny) poprzez zwiększenie ekspresji białek HSPs.

Obecnie prowadzone prace naukowe obejmują badania, zarówno teoretyczne jak i eksperymentalne, pól termicznych indukowanych w tkankach narządów zwierzęcych in vitro podczas ich ekspozycji na działanie impulsowej ogniskowanej wiązki ultradźwiękowej o różnych własnościach generowanej przez okrągłe przetworniki piezoelektryczne pracujące w różnych reżimach ultradźwiękowych. Badania takie są niezbędne do zaplanowania terapii narządów zwierzęcych oraz do śledzenia skuteczności działania ultradźwięków w produkcji zwiekszonej ekspresji HSPs. W związku z zamiarem wykorzystywania wiązki ultradźwiękowej do terapii chorób degeneracyjnych podstawowym kriterium przy planowaniu terapii jest nagrzanie tkanki w celowanym obszarze maksymalnie do temperatury 43 oC. Przekroczenie tego progu może prowadzić do nieodwracalnych zmian w komórkach lub do ich śmierci.

Wyniki badań będą wykorzystane do optymalizacji ultradźwiękowego reżimu pracy przetworników ultradźwiękowych, właściwości generowanej wiązki oraz czasu ekspozycji przy planowaniu terapii chorób degeneracyjnych różnych organów in vivo metodą symulacji numerycznej pozwalającej przewidywać przyrosty temperatury w żywej tkance w procesie jej nagrzewania ultradźwiękami. Monitorowanie skuteczności ultradźwięków w indukowaniu ekspresji białek HSPs (oraz innych białek komórkowych) przeprowadzane będzie metodami wizualizacji na subkomórkowym oraz komórkowym poziomie strukturalnym (mikroskopia świetlna - immunocytochemia i mikroskopia elektronowa) we współpracy z zespołem badawczym z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN.

  1. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Numerical Modeling of Ultrasound-induced Temperature Fields in Multilayer Nonlinear Attenuating Media, Hydroacoustics, 12, 91-98, 2009.
  2. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Determination of B/A of Biological Media by Measuring and Modeling Nonlinear Distortion of Pulsed Acoustic Wave in Two-layer System of media, Acoustical Imaging, 30, Springer 2009 (w druku).
  3. Gambin B., Kujawska T., Kruglenko E., Mizera A., Nowicki A., Temperature Fields Induced by Low Power Focused Ultrasound during Gene Therapy. Numerical Predictions and Experimental Results, Archives of Acoustics, 34, 4, 445-460, 2009.

2. Obecnie prowadzone granty badawcze

Nr 518 002 32/0219 ‒ Obrazowanie harmoniczne tkanek za pomocą wielotonowego nieliniowego

kodowania, 2007 ÷ 2010, MNiSW

Celem badań jest opracowanie nowej metody, wykorzystującej nieliniowe własności tkanek do polepszenia rozdzielczości obrazów ultrasonograficznych za pomocą zmniejszenia poprzecznych rozmiarów promieniowanej wiązki ultradźwiękowej wzdłuż całego zakresu penetracji. W proponowanej metodzie źródło fal ultradźwiękowych pobudzane jest naprzemian dwutonowymi sygnałami, stanowiącymi kombinację dwóch pojedynczych częstotliwości (podstawowej oraz 2-giej harmonicznej), o odwróconej polaryzacji. Proponowana metoda zapewnia zarówno lepszą jakość obrazowania badanych tkanek jak i zwiększenie stosunku sygnał/szum dla indeksu mechanicznego MI mniejszego niż w przypadku dotychczas stosowanej metody Pulse Inversion.

  1. Nowicki A., Wójcik J., Kujawska T., Nonlinearly coded signals for Harmonic Imaging,

Archives of Acoustics, 34, 1, 3-14, 2009.

  1. Nowicki A., Wójcik J., Secomski W., Harmonic imaging using multitone nonlinear coding, Ultrasound in Med. & Biol., 33, 7, 1112-1122, 2007.

Nr N N518 402734 ‒ Optymalizacja warunków nagrzewania tkanek za pomocą zogniskowanych

impulsowych fal ultradźwiękowych, 2008 ÷ 2011, MNiSW

Celem badań jest 1) opracowanie modelu numerycznego pozwalającego przewidywać w trójwymiarowej przestrzeni i czasie pola temperatury indukowane w tkankach in vitro na skutek ich ekspozycji na fale ultradźwiękowe o różnych własnościach,                    2) opracowanie, skompilowanie i uruchomienie komputerowej implementacji modelu w postaci 3D solvera numerycznego oraz 3) eksperymentalna weryfikacja proponowanego modelu metodą pomiaru pola temperatury indukowanego w próbkach tkankowych wątroby szczura in vitro.

1. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Numerical modeling of ultrasound-induced temperature fields in multilayer nonlinear attenuating media, Hydroacoustics,

12, 91-98, 2009.

2. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Temperature Fields in Soft Tissue during LPUS

Treatment: Numerical Prediction and Experiment Results, Proceedings of the 9th

International Symposium on Therapeutic Ultrasound, Aix en Provence, France,

71-76, 2009.

3. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Temperature Fields In Soft Tissue During

Neurodegenerative Diseases Treatment, Proceedings of the 13th International

Conference of Biomedical Engineering, Kaunas Technological University, Lithuania,

Technologija, 109-115, 2009.

4. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Temperature Fields Induced in Rat Liver In Vitro by

Pulsed Low Intensity Focused Ultrasound, Hydroacoustics, 13, 153-162, 2010.

5. Kujawska T., Wójcik J., Nowicki A., Heating of tissues in vivo by pulsed focused

ultrasound to stimulate enhanced HSPs expression, Proceedings of the 10th

International Symposium on Therapeutic Ultrasound, Tokio, Japan, 2010.

Fig. 1. Experimental facility employed to make temperature field measurements.

Fig. 2. Photo of the experimental set-up.

Fig. 3. Temperature pattern in the plane (r, z) calculated for 20-min exposure time.

Fig. 4. Photographs of a liver tissue sample after 20 min exposure to 3-W acoustic power ultrasound.