19 июня 2007 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

19.06.2007

Научное сообщение «Нелинейные волны: некоторые биомедицинские приложения» Докладчик - член-корреспондент РАН Руденко Олег Владимирович

19 июня 2007 года

состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

 

Заседание открыла презентация переиздания первого толкового словаря русского языка – «Словаря Академии Российской 1789-1794».

(Докладчики: академик Челышев Евгений Петрович и президент Московского гуманитарного института им. Е.Р. Дашковой, кандидат исторических наук Тычинина Лариса Викторовна).

Члены Президиума заслушали научное сообщение «Нелинейные волны: некоторые биомедицинские приложения»

Докладчик - член-корреспондент РАН Руденко Олег Владимирович.

1. Введение. В статье «Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале ХХI века?» В.Л.Гинзбург привел обновленный список «особенно важных и интересных проблем» 2001г. В этом списке под номером 11 появилась проблема «Нелинейная физика». Можно говорить как о том, что вся физика нелинейна и нелинейные задачи имеются во всех ее разделах, так и том, что целесообразно выделить нелинейную физику в отдельный раздел. Видимо, обе эти точки зрения сегодня в равной мере имеют право на жизнь.

Термин «нелинейный», по-видимому, полезно подчеркивать в тех случаях, когда:

  1. Построена математическая модель физического явления, основанная на нелинейных уравнениях, и решение этих уравнений интересно само по себе. При этом подчеркивается математический смысл.
  2. Анализируются новые явления, основанные на нарушении принципа линейной суперпозиции решений или на взаимодействии физических объектов между собой. В этом случае подчеркивается физический смысл.
  3. Идеи, методы, образы, сформировавшиеся в одном из разделов «нелинейной физики», переносятся на другую область. При этом важен методический смысл, возможность использования аналогий. Часто этот смысл вкладывают в слова «физика нелинейных колебаний и волн», «нелинейная динамика».
  4. Идет общение физиков и математиков, работающих в разных направлениях, выработка общего языка и терминологии. В этом «информационный» смысл слова «нелинейность», обозначающего принадлежность к части научного сообщества, занимающейся этой актуальной и весьма «модной» проблематикой.

Число нелинейных проблем, решенных в различных разделах физики, непрерывно растет. В будущем, когда объемы публикуемых «линейного» и «нелинейного» материалов станут примерно одинаковыми и нелинейность задачи перестанет быть достаточным критерием ее актуальности, частота употребления термина «нелинейный», наверное, уменьшится.

2. О нелинейных волнах. Ясно, что рассказать о достижениях нелинейной физики в одном докладе или статье невозможно. Нужно выбрать конкретный пример. Если представить нелинейную физику как ствол недавно выросшего дерева, то раздел «нелинейные волны» должен быть изображен как одна из наиболее мощных его ветвей. Опять-таки, «нелинейные волны» вообще – тоже чрезвычайно широкое направление. Достаточно полное представление о нем дает серия книг с материалами обзорных лекций, прочитанных с 1972 по 2006 г. на тринадцати нижегородских Школах по нелинейным волнам. Более тонкое «ответвление» от нелинейных волн – нелинейная акустика; ее подраздел, который выбран как пример – биомедицинские приложения. Для этого выбора есть объективные основания.

Почему медицина? – Проблемы здоровья интересны всем. Почему акустика? – Ткани и тело человека в целом «прозрачны» для акустических волн. Кроме того, характеристиками поля легко управлять, фокусируя волну на определенный внутренний орган, модулируя непрерывный сигнал или изменяя параметры акустического импульса. Наконец, акустические приборы весьма дешевы и безопасны.

На Общем собрании РАН в 2003 году проводилась сессия «Наука – здоровью человека». На ней были хорошо показаны многие перспективные приложения физики к медицине, однако об акустическом направлении было сказано очень немного. Слабое представление этого направления на Сессии вполне соответствует сложившейся ситуации у нас, но противоречит мировым тенденциям.

Еще лет 6-8 тому назад по объему продаж на мировом рынке диагностических приборов акустическая техника занимала второе место (25%), уступая лишь рентгеновским установкам (32%) и опережая магнито-резонансные томографы (16%). Очевидно, что по причине безопасности ((для пациентов и персонала) акустического и магнито-резонансного обследования позиции соответствующих приборов непрерывно улучшаются по сравнению с рентгеновской техникой. Кроме того, низкая цена должна привести к тому, что акустические приборы выйдут на первое место по числу продаж.

Основываясь на прикладной направленности исследований по физике нелинейных волн, можно условно выделить два направления: «информационное» (использование нелинейных волн для обработки и передачи сигналов, диагностики сред) и «силовое» (транспортировка высоких плотностей энергии, воздействие на материалы, инициирование различных процессов и реакций). Нелинейность привносит в оба эти направления принципиально новые возможности. Например, когда для получения информации о среде используются слабые волны, варьируются обычно следующие их характеристики: направление распространения, частота, поляризация. Если же включается в работу нелинейность, то появляется новое измерение в пространстве варьируемых параметров. Это, условно говоря, амплитуда, интенсивность или другая величина, характеризующая «силу» волны. Уже создано множество диагностических методов, использующих нелинейность. Ряд из них основан на простом обобщении линейных подходов. Например, резонансный отклик можно получить не только на основной частоте, но и на гармониках и комбинационных частотах. Однако появляются и принципиально новые возможности, отсутствовавшие при работе в линейном режиме. Оба эти направления сейчас интенсивно развиваются в работах по биомедицинской акустике. Очевидно, что в рамках «силового» направления практически все устройства (используемые для терапии и хирургии) работают в нелинейном режиме. Менее очевидным является тот факт, что нелинейные волны широко используются и в диагностике.

Важным достоинством акустических приборов является их универсальность. Во многих случаях с помощью единственного прибора можно проводить как диагностику, так и лечение. Например, один и тот же ультразвуковой прибор позволяет, в принципе, обнаружить опухоль, охарактеризовать ее (то есть дифференцировать количественно), определить степень злокачественности и затем разрушить. При этом процесс разрушения визуализируется также ультразвуком (Image Guided Therapy). Один прибор позволяет обнаружить внутреннее кровотечение (например, наступившее в результате автомобильной аварии), локализовать повреждение сосуда и «заварить» его, нагревая дистанционно сфокусированным мощным ультразвуком (Acoustic Hemostasis).

Использованию нелинейных явлений в биомедицинских приложениях посвящены многочисленные обзоры в отечественных и зарубежных изданиях. Опубликовано несколько тысяч статей на эту тему. Только на последнем Съезде акустических обществ США и Японии (Гонолулу, декабрь 2006) сделано около 100 сообщений на 12 различных сессиях. По этой причине сегодня уже трудно писать общий, достаточно полный обзор работ по нелинейной биомедицинской акустике. Имеет смысл указать лишь на основные направления ее интенсивного развития.

3. О нелинейной диагностике. Акустические методы широко распространены в медицинской диагностике. Известный пример - ультразвуковая визуализация внутренних структур организма (сонография). У нас используется термин «УЗИ.». Сонография позволяет, в частности, не только определять пол еще неродившегося ребенка, но и получать четкое изображение его лица. Современные приборы снабжены доплеровским режимом, например, для визуализации движения сердечных клапанов, режимом работы на высших гармониках для повышения качества изображения и рядом других функций. Подробную информацию с иллюстрациями можно найти, например, на сайте Радиологического общества Северной Америки www.radiologyinfo.org.

Некоторые методы медицинской диагностики используют нелинейные свойства сред и акустические волны большой интенсивности. Это, прежде всего, получение изображений с помощью контрастных агентов на основе стабильных газовых пузырьков в физиологическом растворе, которые инжектируются в кровеносный сосуд и визуализируют движение крови как по линейному, так и по нелинейному рассеянию ультразвука. При малой объемной концентрации воздушных пузырьков в воде нелинейный параметр взвеси достигает , в то время как для чистой воды и воздуха он равен соответственно 3.5 и 1.2. Большая локальная нелинейность, а также малый уровень помех от линейных рассеивателей на высших гармониках зондирующего сигнала позволяют следить за перемещением небольшой группы пузырьков и даже одиночного пузырька. Тем самым удается визуализировать структуру потока крови в отдельных сосудах и обширные участки сосудистого русла. Контрастные агенты используются также для изучения динамики сокращений сердечной мышцы, структуры внутренних кровотечений и многих других целей. Пузырьки обычно имеют радиус 1-10 мкм и покрыты липидной, протеиновой или иной оболочкой толщиной 4-10 нм, предотвращающей преждевременное растворение газа. Резонансные частоты лежат в диапазоне от единиц до десятков МГц. Оболочка существенно влияет на динамику колебаний пузырька, увеличивая резонансную частоту на 40-50% и внося сильное вязкостное затухание.

Однако стабильные микропузырьки слишком велики, проникают только в сосуды и поэтому используются в основном для визуализации течений крови. Недавно предложены механизмы создания микропузырьков внутри опухолей, микротромбов (клотов) и даже на масштабах отдельной клетки. Соответствующие методы можно отнести к акустическим нанотехнологиям. В тело больного вводится эмульсия наночастиц, способных накапливаться в том внутреннем органе, который необходимо исследовать или лечить. Эти частицы служат зародышами кавитационных пузырьков, возникающих при облучении частиц мощным акустическим импульсом. Используются также нанокапли жидкостей, температура кипения которых чуть ниже температуры тела. После инжекции эти капли находятся в перегретом (субкритическом) состоянии. Ультразвук вызывает взрывное кипение перегретой жидкости с образованием пузырька.

Для диагностики широко используются изображения внутренних органов, полученные по рассеянному сигналу на второй гармонике падающей волны (Second Harmonic Imaging). Данный способ получения изображений используется, например, для диагностики заболеваний печени (гепатоцеллюлярная карцинома, метастазы), обнаружения тромбов в сердце, слизи в желчном пузыре в начальной стадии желчекаменной болезни, то есть в тех случаях, когда исследуемый объект имеет слабый акустический контраст на фоне окружающих тканей. Кроме того, метод используется в офтальмологии (например, при диагностике заболеваний сетчатки), поскольку здесь необходимо использовать высокие частоты (порядка 50 МГц), получаемые путем генерации высших гармоник. Похожими преимуществами обладают методы визуализации на частотах третьей и четвертой гармоник (Super-harmonic Imaging).

Ряд методов основан на специальной обработке нелинейно искаженных сигналов. Один из наиболее известных – метод инвертированных импульсов (Pulse Inversion Imaging). В качестве зондирующих сигналов используются два квазимонохроматических импульса, содержащие несколько осцилляций. Второй импульс является инвертированной копией первого: знаки квазипериодов положительной и отрицательной полярности изменены на противоположные. Регистрируемые отклики обоих импульсов складываются. Очевидно, в случае линейного отражения суммарный сигнал равен нулю. Для нелинейного отражателя при суммировании сигнал на высших четных гармониках удваивается. Используются также последовательности инвертированных импульсов в сочетании с доплеровскими фильтрами для исключения помех, вызванных движением ткани.

Метод «модуляции мощности» состоит в использовании серии импульсов разной амплитуды, например, различающейся в два раза. Записанные эхо-сигналы выравниваются по амплитудам и вычитаются. При этом сигнал на основной частоте подавляется, а отклик становится чисто нелинейным. Известно несколько других, похожих по сути, способов обработки нелинейных сигналов.

Отдельно следует отметить метод нелинейной акустической томографии и методы диагностики, основанные на дистанционном возбуждении волн пульсирующим радиационным давлением. Важной информативной характеристикой мягких тканей является их сдвиговая упругость. Как известно, ткани содержат до 80% воды. Белки и другие органические и низкомолекулярные компоненты – это, в основном, одни и те же вещества; их концентрация слабо дифференцирована. Поэтому модуль всестороннего сжатия и скорость звука, определяемые силами межмолекулярного взаимодействия, с точностью ~10% одинаковы для всех тканей. Столь же малы и пределы изменения импеданса, а также параметра акустической нелинейности. Напротив, пределы изменения структурных особенностей (геометрических параметров клеток, неоднородности и анизотропии) гораздо шире. Поэтому модули сдвига и Юнга изменяются в пределах трех-четырех порядков; даже для одной ткани изменения достигают тысяч процентов, например, при росте опухоли или при обычном сокращении мышц. Измерения этих параметров можно использовать для диагностики опухолей и мышечных патологий. Примером является саркопения – уничтожение мышечных клеток при старении. Саркопения, как и остеопороз, является фактором риска возникновения переломов у пожилых людей. Акустические методы имеют ясные перспективы в диагностике патологий, связанных с мышечной атрофией и дистрофией при невралгических заболеваниях, миопатиях, иммобилизации, длительном постельном режиме; это также геронтология; спортивная и космическая медицина.

Способ измерения сдвиговой упругости радиационным давлением фокусированного ультразвука известен как SWEI (Shear Wave Elasticity Imaging). Пульсирующее радиационное давление используется также для возбуждения различных типов волн в костях (дистанционно, через кожу и слой мягких тканей). Простейшая задача – измерение скорости звука в кости по запаздыванию импульса – дает информацию о содержании кальция в костной ткани. Обработка широкополосного сигнала с применением фильтров открывает возможность получения более детальной информации для диагностики заболеваний костей и суставов (остеопороз, артроз и др.). Этим методом получают изображения внутренней структуры костей.

Эффективный метод визуализации неоднородностей сдвиговой упругости в биотканях (Supersonic Imaging) развит М.Финком. Серия ультразвуковых импульсов фокусируется вовнутрь ткани, причем глубина фокусировки для каждого последующего импульса возрастает. Таким образом, формируется «сверхзвуковой» движущийся источник, возбуждающий медленную сдвиговую волну.

Следует указать также на использование волн с обращенным фронтом в нелинейной диагностике. ОВФ применяется как для формирования зондирующего пучка, который точно фокусируется на объект в неоднородной среде благодаря введению предискажений в структуру волнового фронта, так и для улучшения качества изображений, полученных с помощью высших гармоник. Эти задачи успешно решаются также с помощью техники «обращения времени». Одна из схем такова. «Точечный» источник излучает короткий импульс, направляемый в реверберационную камеру (например, отрезок трубы с хорошо отражающими стенками). После многократных переотражений растянутый во времени сигнал регистрируется широкополосными приемниками внутри камеры. Он записывется, усиливается и излучается в обратном направлении. После переотражений в обратной последовательности сигнал сжимается (фокусируется во времени), обеспечивая транспортировку высоких плотностей энергии к первичному точечному источнику без существенных нелинейных искажений. Внешне метод напоминает компрессию импульсов в оптике, однако здесь дисперсия скорости звука для сжатия импульсов не используется. Информация о структуре ближнего поля позволяет превысить дифракционный предел и сфокусировать обращенный импульс в область, гораздо меньшую длины волны. Типичная проблема, при решении которой предлагается эту технику использовать – фокусировка ультразвука в заданную область мозга через кости черепа.

4. Нелинейные явления и терапия. Механизмам терапевтического воздействия ультразвука на биологическую ткань. Ниже дан краткий перечень основных приложений нелинейного ультразвука к терапии и хирургии.

1. Интенсивные импульсы с ударным фронтом используются для:

-экстракорпоральной литотрипсии (разрушения почечных камней и других биоконкрементов с помощью источника, расположенного вне тела пациента);

-ударноволновой терапии - лечения костных заболеваний и воспалений суставов.

2. Мощный фокусированный ультразвук используется для:

-неинвазивной (без проникновения внутрь черепа) хирургии опухолей мозга;

-неинвазивной ультразвуковой хирургии злокачественных опухолей внутренних органов (простата, молочная железа, печень, почки, суставы);

-остановки внутренних кровотечений (акустический гемостаз);

-кардио- и ангиохирургии (аритмия, пороки сердца, тромбы);

-ультразвуковая коррекция фигуры (неинвазивная липосакция);

-точной доставки лекарств, в том числе с использованием контрастных агентов.

Для усиления воздействия на ткани во многих приборах ультразвуковой терапии применяются фокусирующие устройства. В процессе концентрации энергии роль нелинейных эффектов существенно возрастает. Кроме того, необходимо учитывать сложные частотно-зависимые диссипативные свойства биотканей, а в фокальной области принципиален учет дифракции.

Во многих приложениях требуется высокая локальность ультразвукового воздействия. Для этого необходимо создать наибольшие радиационные силы, приращения температуры или крутые ударные фронты в малом объеме среды. Между тем, дифракционные фазовые сдвиги между гармониками могут увеличить ширину ударного фронта, тем самым понижая максимум радиационной силы (температуры) и увеличивая размеры области ее локализации. Этот нежелательный эффект можно скомпенсировать, синтезировав на излучателе профиль сложной формы с определенными соотношениями амплитуд и фаз между составляющими его частотного спектра. Эти соотношения выбираются так, чтобы совместное влияние нелинейности, дифракции и диссипации приводили к образованию ударного фронта непосредственно у фокуса. Так можно транспортировать высокие плотности энергии (без существенных потерь на пути от излучателя к фокусу) и организовать локальное выделение энергии в фокальной области, «включив» здесь нелинейное поглощение.

Современные фокусирующие системы обеспечивают быстрое нагревание ткани в фокальной области на десятки градусов за времена порядка секунд, так что естественное охлаждение усиленным кровотоком (перфузия) не успевает произойти. При высоких температурах происходит денатурация белковых молекул, закупорка кровеносных сосудов, разрушение тканей, в том числе опухолевых новообразований. Изменение структуры облученных тканей и увеличение «жесткости» ведут к усилению их рассеивающих свойств и увеличению сдвиговой упругости; эти явления используются для мониторинга температурного поля в процессе облучения. Температуру можно, в принципе, дистанционно измерять также в неповрежденных тканях методом акустотермотомографии (по тепловому акустическому излучению на частотах порядка МГц) и зондированием нагретой области.

Способ остановки внутренних кровотечений с помощью термического действия интенсивного ультразвука (ультразвуковой гемостазис при повреждении внутренних органов). Такие кровотечения возникают в результате катастроф, террористических актов и во время военных действий; они являются причиной смерти раненых примерно в 40% случаев. Поскольку экстренная транспортировка в клинику часто невозможна, особое значение приобретает помощь на месте. Ультразвуковым сканированием повреждение врутренних органов можно визуализировать, а затем в режиме мощного ультразвука обеспечить локальное нагревание и «заварить» поврежденные сосуды.

Аналогичное сочетание диагностического и терапевтического ультразвука в одном приборе используется для гипертермии (уничтожения клеток опухоли их перегревом) или абляции (удаления опухоли ее выжиганием). Источник ультразвука в таких устройствах подводится к органу на минимальное расстояние, чтобы меньше травмировать здоровые ткани.

Инъекции взвеси газовых пузырьков или эмульсии наночастиц используются не только для получения акустических изображений, но и для доставки лекарств к нужному органу в теле человека. Известно, что существование биологических барьеров (стенки кровеносных сосудов, внутритканевое пространство, клеточные мембраны) понижает эффективность действия лекарств. Так, при врутривенном введении препарата он разносится кровотоком по всему организму; лишь малая его часть диффундирует сквозь стенки сосудов, попадает в больной орган и проникает через мембраны. При использовании сильно действующих препаратов химиотерапии степень отравления организма может быть неприемлемой или маскировать лечебный эффект. Метод «Targeted Drug Delivery» основан на инъекциях стабильных газовых пузырьков или жидких наночастиц, с которыми связаны микропорции лекарственных препаратов. Эти вещества способны накапливаться в больных органах; например, они задерживаются пористой структурой быстро растущей опухолевой ткани. Их накопление можно визуализировать акустически. Кроме того, ультразвук может ускорить доставку лекарств к нужному органу с помощью создаваемого им радиационного давления. После накопления препаратов, например, в опухоли или сгустке крови, включается интенсивный ультразвук, приводящий к образованию более крупных кавитационных пузырьков (микропузырьки и нанокапли служат при этом зародышами кавитации). Затем крупные пузырьки схлопываются с образованием струй. Эффект высокоскоростных микроструек подобен действию иглы шприца: они способны пробить отверстия в клеточных мембранах и ввести внутрь клеток лекарства и даже гены. Кроме того, доставку лекарств ускоряет ультразвуковой «взрыв» перегретых нанокапель или даже простое разрушение оболочки инкапсулированных препаратов с помощью ультразвука вблизи мишени.

Работы, о которых говорилось выше, проводились в основном за рубежом. Но и отечественными учеными получен ряд замечательных результатов. Среди них выделяется деятельность Лаборатории аназотропных структур АН СССР (ЛАС) под руководством выдающегося инженера и архитектора А.К.Бурова. ЛАС была создана решением высшего руководства страны и просуществовала только с 1950 по 1957 год. К работе был привлечен ряд выдающихся ученых. Были созданы рекордные по мощности излучатели из природного кварца диаметром до 12 см, формировавшие мегагерцовые ультразвуковые поля интенсивностью до 500 Вт/см² в несфокусированном пучке. Наблюдались нелинейные волновые явления – генерация гармоник, формирование ударных волн, самовоздействие пучков. Эту лабораторию, несмотря на ее прикладную деятельность, можно считать одним из первых центров, положивших начало развитию отечественной физики нелинейных волн. Животным прививалась опухоль Броун-Пирса, отличающаяся высокой степенью злокачественности. Кратковременное облучение (термический фактор был исключен) проводилось на 8-11 день после прививки, когда опухоль достигала объема до 40 см . В течение нескольких месяцев в 40-80% случаев опухоль рассасывалась. Однако наиболее интересным явлением было исчезновение метастазов, не подвергавшихся воздействию ультразвука. Обнадеживающие результаты на животных стимулировали клинические испытания под руководством Н.Н.Блохина в Институте экспериментальной патологии и терапии рака (впоследствии реорганизованном в Онкологический центр). Лечению подвергалось примерно 10 добровольцев в основном из числа пораженных меланомой людей на последних стадиях заболевания. В нескольких случаях удалось добиться их полного выздоровления.

Современные результаты в области молекулярной биологии и нелинейной акустики могут дать правдоподобное объяснение наблюдавшимся фактам. Замечено, что эффект рассасывания метастазов имел место при облучении с расстояний порядка длины образования разрыва, то есть на первичную опухоль падала волна с крутым ударным фронтом шириной порядка долей мкм и длительностью порядка с. Соответствующие градиенты давления на фронте способны разрушить клетку и субклеточные структуры. Кроме того, гигантские ускорения на фронте порядка могут разрушить эти структуры за счет инерционных сил, обусловленных пространственной неоднородностью плотности и сдвиговой упругости. При разрушении высвобождаются ферменты, содержащиеся в раковых клетках (прежде всего теломераза). Они «сигнализируют» организму о наличии злокачественных клеток и стимулируют иммунный отклик. В пользу этой гипотезы свидетельствуют проводившиеся в ЛАС успешные опыты по созданию автовакцины: гомогенизированная и озвученная опухолевая масса центрифугировалась, после чего жидкая фракция вводилась больному животному. Недавно аналогичные эффекты наблюдались с США и Китае. У нас же после смерти А.К.Бурова и закрытия ЛАС эти исследования не продолжались.

5. Заключение. Обсуждены различные возможные точки зрения о целесообразности выделения направления «нелинейная физика» в отдельный раздел, как это сделено В.Л. Гинзбургом в его последних списках «особенно важных и интересных проблем». Для того, чтобы проиллюстрировать широту проникновения «нелинейных подходов» в различные разделы современной науки и техники, рассмотрен конкретный пример: нелинейная биомедицинская акустика, лежащая «на стыке» прикладной физики, биомедицины и медицинского приборостроения. Представлены результаты исследований и разработок, привлекающих в последние годы очень большой интерес и финансирование.

Новые результаты получены в последнее время в рамках расширяющегося международного сотрудничества. Интересные идеи появляются в тех случаях, когда устанавливается тесное сотрудничество физиков с медиками. Так, недавно Ю.Н.Маковым и Н.Н.Петрищевым с сотрудниками предложен способ повышения устойчивости миокарда к ишемии с помощью воздействия интенсивным ультразвуком.

В обсуждении доклада приняли участие:

Академик Акуличев Виктор Анатольевич: Медицинская акустика – одно из самых современных направлений в науке. Эти проблемы всегда очень хорошо разрабатывались в академии. Но сейчас Акустический институт доживает последние дни. Академик Бреховских хотел сам просить Президента о помощи, но не успел. Сейчас в России мы не имеем ни одного прибора, хотя были пионерами в этом направлении. Необходимо принять экстремальные меры.

Академик Гуляев Юрий Васильевич: У нас разработана прекрасная теория. Но лучшие мозги Акустического института ушли в другие отрасли. Институт очень нужен в Академии.

Академик Крохин Олег Николаевич отметил, что доклад подготовлен прекрасно. На недавнем конгрессе по акустике было мало российских докладов. Очень мало людей работает в этой области. Большая утрата – потеря Акустического института. В РАН сейчас очень сложно создать новый институт, но хорошо бы в Отделении принять соответствующее решение и воссоздать Акустический институт.

Академик Фортов Владимир Евгеньевич отметил, что эти важнейшие исследования надо развивать.

Академик Андреев Александр Федорович: Данная область исследований - чрезвычайно важная часть фундаментальной науки. Акустические волны не распространяются в вакууме и имеют ограниченную длину, что отличает их от электромагнитных. Из-за этого акустика пока остается на втором плане, но зато может найти многочисленные приложения. Проблемы изучения квантовой акустики сейчас широко исследуются. Фундаментальные исследования широко велись в Акустическом институте. Некоторое время назад из-за большой секретности, связанной с производством подводных лодок, институт был выведен из состава РАН. Несколько лет назад Отделение физики приняло решение о том, чтобы институт вернулся в лоно академии. Очевидно, что в настоящее время это невозможно. Хорошо, что такие исследования ведутся в МГУ, но жаль, что мы теряем такие институты.

Академик Лаверов Николай Павлович: Ультразвуковые установки были установлены в свое время на исследовательских судах АН. Жаль, что группа академика Бреховских распалась. Когда работал Акустический институт, потребителями являлись геологи, военные медики, океанологи и др. Жаль, что сейчас это направление исключено из оборонного заказа. Очень жаль, что Акустический институт оказался вне Академии. Я обращался ко всем министрам науки, начиная с Салтыкова и кончая Фурсенко, но пока решить этот вопрос не удалось. Доклад был прекрасный. Я полагаю, что все, кто связан с этим направлением, приложили усилия для их сохранения и развития.

 

На заседании был рассмотрен вопрос о присуждении премии РАН за лучшие работы по популяризации науки.

Президиум РАН постановил:

- присудить премию Российской академии наук за лучшие работы по популяризации науки академику Львову Дмитрию Семеновичу за серию публикаций 1991 – 2007 гг. в средствах массовой информации, посвященных проблемам современной экономики.

Работы были опубликованы в ряде СМИ, они широко обсуждались в дискуссиях и выступлениях на радио и телевидении. Работы посвящены ряду дискуссионных проблем развития экономики России, разбору ряда экономических решений Правительства РФ и Федерального Собрания РФ и отражают позицию большинства экономистов – ученых РАН. Особенностью публикаций всегда была их злободневность, оперативность и доступность не только для специалистов, но и для широкой общественности.

 

Президиум РАН рассмотрел вопрос о присуждении золотой медали имени П.Л. Чебышева 2007 года (представление Экспертной комиссии и Бюро Отделения математических наук).

Президиум РАН постановил:

- присудить золотую медаль имени П.Л. Чебышева 2007 года члену-корреспонденту РАН Воловичу Игорю Васильевичу за цикл работ «Метод стохастического предела исследования динамических свойств квантовых моделей».

В работах И.В. Воловича разработан эффективный метод исследования динамики моделей открытых квантовых систем - метод стохастического предела – и рассмотрено несколько ярких примеров его применения. Одним из основных достижений является доказательство того, что решения квантовых стохастических уравнений совпадают со стохастическими пределами операторнозначных функций, описывающих динамику открытых квантовых систем. Для ряда моделей квантовой теории поля и квантовой оптики созданный метод позволил провести явное вычисление предельных корреляционных функций. Значение цикла работ И.В. Воловича определяется не только содержащимися в нем конкретными результатами, но и тем, что в нем заложены основы совершенно нового направления в математической физике.

Президиум РАН рассмотрел вопрос о присуждении премии имени А.М. Ляпунова 2007 года (представление Экспертной комиссии и Бюро Отделения математических наук).

Президиум РАН постановил:

- присудить премию имени А.М. Ляпунова 2007 года члену-корреспонденту РАН Трещеву Дмитрию Валерьевичу за цикл работ «Сепаратрисное отображение и его применение в задачах гамильтоновой динамики».

Темой работ Д.В. Трещева является теория гамильтоновых систем – области, вклад А.М. Ляпунова в которую значителен и общепризнан. В представленном цикле исследуются качественные вопросы динамики: прежде всего, устойчивость, хаос и их численные характеристики. Основным методом, объединяющим работы, является сепаратрисное отображение как удобное и наиболее адекватное средство исследования динамики в окрестности асимптотических многообразий. Именно в работах Д.В. Трещева началось систематическое использование сепаратрисного отображения для исследования гамильтоновых систем, близких к интегрируемым. Работы Д.В. Трещева высоко оценены международным научным сообществом, что отражено в многочисленных приглашенных докладах на международных конференциях, включая Международный математический конгресс.

 

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.

 

Информация предоставлена Пресс-службой РАН.

Пресс-служба РАН: Руководитель - Преснякова Ирина Васильевна

тел./факс: 954 11 45 E-mail - irina@presidium.ras.ru

Главный специалист - Бадо Анна Ефимовна тел: 237 90 02; E-mail – novo@presidium.ras.ru

Главный специалист – Каменева Валентина Сергеевна. Тел. 237-81-15 E-mail – vskameneva@presidium.ras.ru

Главный специалист Колесникова Марина Валерьевна т/ф.: 718 17 55

E-mail - mvel@mail.ru; marina@presidium.ras.ru

©РАН 2020