Stötvågor spränger njursten och skapar åskmuller
Stötvågor ligger bakom många vardagliga fenomen, som åskmuller och ljudbangar. Medicinskt används de för att krossa njurstenar. Veronica Eliasson på KTH har studerat hur de beter sig när de fokuseras. Resultaten har rönt internationell uppmärksamhet och givit henne en forskningstjänst på högt ansedda California Institute of Technology.
En stötvåg kan beskrivas som ett tunt område där temperatur, tryck och hastighet ”hoppar” från ett värde framför en stöt till ett annat värde bakom stöten, vilket ger upphov till krafter som man kan utnyttja. Fredag 21 september disputerar Veronica Eliasson på sin forskning kring stötvågor.
– Fenomen som beskrivs av stötvågor möter vi dagligen. Ett exempel är mullret vid ett åskväder, som orsakas av en stötvåg som bildats av den temperaturhöjning som blixten genererar. Åskan hörs när energin i stötvågen har ombildats till en ljudvåg, säger hon.
Målet har varit att förstå hur stötvågor beter sig när de fokuseras. Det har länge varit känt att en cirkulär stötvåg inte är stabil – dvs. samma experiment ger olika resultat från gång till gång.
– Vi har kommit på att månghörningar som triangel- eller oktagonformade stötvågor är stabila och fokuseras på ett förutsägbart sätt varje gång experimentet utförs. Det innebär att vi nu vet mer om olika former av stötvågor och hur olika hinder påverkar formen under fokuseringsprocessen.
Dessa insikter kan vara till nytta inom bland annat ”Shock Wave Lithotripsy” (SWL), en behandlingsmetod mot njursten, där man använder fokusering av stötvågor för att ta bort njurstenar. En fördel med SWL som används flitigt i USA är att man slipper göra ett kirurgiskt ingrepp.
– Metoden går ut på att man skickar tusentals stötvågor in i kroppen och fokuserar dessa på njurstenen som går sönder i små bitar, ungefär som sandkorn. Dessa korn kan kroppen själv ta hand om. Våra resultat kan kanske hjälpa till att öka förståelsen, förbättra och förändra tekniken som används, säger Veronica Eliasson.
Forskningens experimentella del har utförts på KTH i ett så kallat ”stötrör” där fokuseringen av stötvågen sker under miljondelar av sekunder. Samtidigt uppstår väldigt höga temperaturer och tryck.
– Resultaten har vi till största delen fått i form av fotografier, och fastän de bara visar positionen och formen av stöten under olika tidsögonblick har vi lärt oss mycket av dem. Vi är först i världen med att producera polygonformade stötar, så bilderna har även blivit uppmärksammande internationellt.
Beräkningar som hon gjort på UC Berkeley i USA visar att de matematiska modeller man använt för att förutsäga stötvågornas beteende stämmer väl överens med resultaten från experimenten.
Nu fortsätter Veronica Eliasson sin forskning på California Institute of Technology som erbjöd en postdoc-tjänst efter ett besök där hon presenterade sina forskningsresultat.
– För mig är det en utmärkt chans att knyta nya internationella kontakter och lära mig av de bästa inom området, säger hon.
Avhandlingens titel: On focusing of shock waves
Tid: fredag 21 september kl. 10.15
Plats: Sal F3, Lindstedtsvägen 26, KTH Campus Valhallavägen, Stockholm
Kontaktinformation
Kontakt
Veronica Eliasson, 08-7907624, 070-5739451, veronica@mech.kth.se
