Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

13.02 Распространение акустических волн в тканях и органах

 

Бугай А.Н. «Нелинейные волны и структурные переходы в ДНК» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 14-17 (2015)

Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 14-17 (2015) | Рубрика: 13.02

 

Гильфанова Л.И., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Свет В.Д. «Акустическое поле в неоднородных средах в виде костей черепа» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 22-26 (2015)

Сегодня ультразвук активно используется во многих областях науки, техники и медицины. Широкий спектр применений ультразвука связан с его способностью проникать внутрь исследуемых объектов. На этом основан целый ряд методов ультразвуковой диагностики. Целью работы является разработка метода для расчёта структуры волновых полей в условиях неоднородной среды. Практическая ценность метода обусловлена необходимостью расчёта полей в задаче визуализации структур головного мозга сквозь кости черепа, являющиеся рассматриваемыми неоднородностями. Для возможности проведения численного анализа и модельного эксперимента необходимо иметь фантомы костей с известными акустическими параметрами: скоростью звука, скоростью сдвиговых волн, коэффициентом затухания и его частотной зависимостью. Однако для воспроизведения таких эффектов можно обойтись и без сложного фантома и, более того, можно сделать его однородным с некими усреднёнными параметрами плотности и скорости, которые можно легко варьировать. При этом рассеяние звука на внутренних неоднородностях кости можно сымитировать дополнительными неровностями нижней границей кости с заданным пространственным масштабом, который также можно изменять, применяя соответствующую механическую обработку этой поверхности. Многочисленные исследования акустических параметров черепной костной ткани показывают, что она характеризуется очень широким диапазоном плотностей, скоростей продольных волн и коэффициентов поглощения. В работе для создания фантомов кости черепа использовались модифицированная эпоксидная смола марки ЭД-20 из состава клея ЭДП (производство г. Дзержинск), отвердитель и порошок оксида алюминия.

Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 22-26 (2015) | Рубрика: 13.02

 

Мазуров М.Е., Калюжный И.М. «Нелинейная динамика вогнутых спиральных автоволн, переносящих энергию и их приложения» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 62-65 (2015)

Разделы: Вогнутые автоволны триггерного типа, переносящие энергию; Вогнутые автоволны в биологии; Роль вогнутых волн в образовании морских волн и цунами; Вогнутые волны при образовании циклонов, тайфунов и ураганов.

Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 62-65 (2015) | Рубрика: 13.02

 

Клемина А.В., Демин И.Ю., Клемин В.А., Гурбатов С.Н. «Исследования частотной и температурной зависимостей скорости и поглощения ультразвука в модифицированной сыворотке крови» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 129 (2017)

Результаты исследований сыворотки крови человека с помощью Акустического анализатора АКБа-01 БИОМ позволили разработать безреагентные методики определения белковых и липидных компонентов сыворотки крови. Дальнейшие перспективы в этой области связаны с использованием сред, полученным из сыворотки крови путем воздействия на сыворотку крови буферных растворов, которые позволяют удалить глобулины и оставить в модифицированной сыворотке крови альбумин в окружении низкомолекулярных компонентов данной сыворотки. Альбумин является важнейшим переносчиком множества компонентов организма человека в процессе его жизнедеятельности. Приводятся результаты исследований модифицированной сыворотки крови, основным компонентом которой является альбумин. Обсуждаются перспективы использования полученных результатов для разработки методик лабораторной диагностики.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 129 (2017) | Рубрика: 13.02

 

Демин И.Ю., Спивак А.Е., Шнейдман Д.Д., Рыхтик П.И., Рябова Е.Н., Сафонов Д.В., Андреев В.Г., Крит Т.Б. «Измерения вязко-упругих характеристик мягких биологических тканей (фантомы и скелетные мышцы), используя эластографию сдвиговой волны (реализовано в системах Verasonics и Siemens Acusson)» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 133 (2017)

В современной аппаратуре ультразвуковой диагностики перспективными методами визуализация и измерение упругости мягких тканей являются методы SWEI и ARFI, основанные на бесконтактном возбуждении и регистрации скорости сдвиговой волны. В последние годы данные методики были апробированы для измерения сдвиговых вязкоупругих характеристик полимерных и желатиновых фантомов в лаборатории «МедЛаб» Нижегородского госуниверситета с помощью исследовательской системы с открытой архитектурой V-1 Electronics фирмы «Verasonics» и на базе Приволжского окружного медицинского центра (ПОМЦ) с использованием ультразвуковой системы ACUSON S2000 фирмы «Siemens». Диагностическая система Verasonics позволяет формировать импульсные последовательности для возбуждения и регистрации сдвиговых волн. Система укомплектована стандартным линейным датчиком L7-4, работающим на частоте 5 МГц. Ультразвуковая система фирмы Siemens Acuson S2000 с датчиком 9L4. Желатиновые фантомы с различными процентным содержанием желатина, разработанные и изготовленные в лаборатории «МедЛаб». Фантомы имели включения различной упругости. Калиброванные полимерные фантомы CIRS–Model 049A Elasticity QA, содержащие цилиндры и сферы на различной глубине от поверхности с различными диаметрами и значениями модуля Юнга в диапазоне от 5 до 80 кПа. Измерены скорости сдвиговой волны в объеме фантомов и различных включениях. Сдвиговая волна возбуждалась как в центральной части неоднородности, так и на различных расстояниях от центра. Вычислены модули Юнга и проведено сравнение с значениями, данными производителями. Показано, что обе системы дают результаты, близкие к калибровочным значениям в неоднородностях с размерами 2–4 см на глубине до 4 см. При измерениях вблизи края неоднородности отмечена значительная погрешность в определении модуля Юнга. Это связано с усреднением значений скорости волн, распространяющихся по двум направлениям от области возбуждения. Следующим шагом продолжения этих совместных исследований является теоретическое и экспериментальное исследования сдвиговых волн в анизотропных вязкоупругих средах на примере скелетных мышц, где анизотропия упругих свойств обусловлена ориентацией мышечных волокон. В докладе приведены результаты измерений скорости сдвиговых волн и упругих характеристик (модули сдвига и Юнга) двуглавой мышцы плеча (musculus biceps brachii) и икроножной мышцы (musculus gastrocnemius). В качестве волонтеров были привлечены студенты-спортсмены Нижегородского государственного университета в количестве 17 человек (15 юношей и 2 девушки). Скорости сдвиговой волны были измерены в зависимости от направления поляризации сдвиговой волны по отношения к мышечным волокнам (вдоль и поперек), а также как в расслабленной мышце, так и в напряженной, под различной нагрузкой. Было отмечено увеличение скорости сдвиговой волны вдоль волокон в 1,5–2 раза по отношению к результатам измерения скорости волны поперек волокон мышцы. Также проведены сопоставления упругих характеристик (модулей сдвига и Юнга) для пассивной мышцы и напряженной, что может послужить в дальнейшем для диагностики функционального состояния мышц – важно в спортивной медицине.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 133 (2017) | Рубрика: 13.02

 

Михралиева А.И., Заграй Н.П., Чернов Н.Н. «Нелинейное отражение акустических волн на границах биологических сред» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 138 (2017)

Неоднородная биологическая среда представляется как совокупность ряда плоских слоев с различными акустическими свойствами. Акустические методы диагностики биологических сред по параметрам отраженных сигналов акустических параметрических антенн становятся основой ряда современных методов визуализации таких сред методами нелинейной акустики. Теоретической основой таких методов становится рассмотрение и установление в нелинейном приближении взаимосвязи между параметрами и их изменениями для вторичных акустических полей, генерируемых в среде в результате нелинейного взаимодействия первичных полей волн накачки. При излучении в нелинейно-упpугую материальную сплошную среду акустических волн повышенной интенсивности величины прошедших и отраженных полей становятся отличными от случаев малых амплитуд, соответствующих линейной акустике. Расширение граничных условий на второе (нелинейное) приближение в описании акустического поля на границах позволяет определить величины уровней полей отраженных и прошедших и коэффициенты отражения или прохождения в этом приближении.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 138 (2017) | Рубрика: 13.02

 

Стрельцов Д.А., Клемина А.В. «Акустические исследования эритроцитов крови человека под воздействием солевых растворов» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Проведены исследования изменений структуры эритроцитов акустическим методом – методом интерферометра постоянной длины. Метод основан на использовании стоячих ультразвуковых волн в цилиндрическом резонаторе. В ходе эксперимента бралась цельная кровь человека, на эритроциты которой действовали гипотоническими и гипертоническими растворами. Полученная суспензия помещалась в акустическую ячейку анализатора. Проводилось сравнение относительной скорости ультразвука в цельной крови и после воздействия на нее гипотоническим и гипертоническим растворами. Была получена четкая картина изменения структуры эритроцитов под воздействием растворов, причем все данные были получены акустическими измерениями.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрика: 13.02

 

Клемина А.В., Демин И.Ю., Клемин В.А., Гурбатов С.Н. «Исследования частотной и температурной зависимостей скорости и поглощения ультразвука в модифицированной сыворотке крови» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Результаты исследований сыворотки крови человека с помощью Акустического анализатора АКБа-01 БИОМ позволили разработать безреагентные методики определения белковых и липидных компонентов сыворотки крови. Дальнейшие перспективы в этой области связаны с использованием сред, полученным из сыворотки крови путем воздействия на сыворотку крови буферных растворов, которые позволяют удалить глобулины и оставить в модифицированной сыворотке крови альбумин в окружении низкомолекулярных компонентов данной сыворотки. Альбумин является важнейшим переносчиком множества компонентов организма человека в процессе его жизнедеятельности. В работе приводятся результаты исследований модифицированной сыворотки крови, основным компонентом которой является альбумин. Обсуждаются перспективы использования полученных результатов для разработки методик лабораторной диагностики.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрика: 13.02