Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.03 Медицинский ультразвук, медицинские приборы

 

Казова М.М., Юлдашев П.В., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «Сравнение методов дирейтинга нелинейных ультразвуковых полей для медицинских диагностических датчиков» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 54-55 (2017)

В медицинских диагностических приложениях ультразвука важно уметь предсказывать параметры акустического поля в биологической ткани, а также оценивать значения теплового и механического индексов, ответственных за безопасное воздействие на ткань. Для оценки параметров поля в ткани используется дирейтинг – метод «переноса» результатов измерений параметров поля в воде на случай распространения диагностического импульса в биологической ткани, обладающей гораздо более сильным поглощением. В современных приложениях диагностического ультразвука используются импульсы достаточно большой амплитуды, при распространении которых сильно проявляются нелинейные эффекты. Дирейтинг нелинейных полей диагностического ультразвука является сложной задачей, поскольку низкий коэффициент усиления в фокусе приводит к тому, что взаимосвязанные эффекты нелинейности и поглощения важны на всем пути распространения волны от излучателя до фокуса и должны быть учтены в дирейтинге. В этом случае получить точные аналитические решения для переноса параметров поля не удается. В данной работе проведено сравнение двух приближенных методов дирейтинга – стандартного, в котором профиль давления волны в фокусе пучка в воде домножается на экспоненциальный множитель, описывающий поглощение в ткани, и нелинейного, где поглощение в ткани учитывается за счет понижения амплитуды волны на источнике. Исследование проводилось для ультразвуковых полей диагностической решетки РЫНрз С5-2 в широком диапазоне начальных амплитуд давления на излучателе; рассматривались случаи запитывания 16, 32, 40, 64 и 128 элементов решетки. Профили давления ультразвуковой волны в воде были измерены в эксперименте с помощью оптоволоконного гидрофона, а также получены в численном моделировании на основе трехмерного уравнения Вестервельта. Затем результаты, полученные с помощью двух методов дирейтинга, сравнивались с результатами точного моделирования нелинейного поля в биологической ткани с поглощением 0.5 Дб/см/МГц, зависящим от частоты по степенному закону с показателем 1.2. Были получены оценки точности двух методов для механического и теплового индексов. Так, было показано, что уровни пикового отрицательного давления, ответственного за значения механического индекса, более точно (до 10%) предсказываются методом нелинейного дирейтинга.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 54-55 (2017) | Рубрики: 14.03 15.01

 

Карзова М.М., Юлдашев П.В., Росницкий П.Б., Хохлова В.А. «Численные подходы к описанию нелинейных ультразвуковых полей медицинских диагностических датчиков» Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1028-1033 (2017)

Проведено сравнение двух теоретических моделей описания нелинейных фокусированных ультразвуковых полей, создаваемых диагностическим датчиком в виде конвексной решетки. Первая модель основана на использовании трехмерного уравнения Вестервельта и позволяет с высокой точностью описывать полную структуру поля, однако является ресурсоемкой и сложной в реализации с точки зрения численного моделирования. Во второй модели для оценки нелинейных эффектов в фокальной области пучка используется параболическое аксиально-симметричное уравнение Хохлова–Заболотской–Кузнецова (ХЗК), позволяющее в несколько сотен раз сократить время расчетов. Для постановки граничного условия в модели ХЗК определены радиус и фокусное расстояние круглого поршневого излучателя, поле на оси которого в линейном случае максимально точно аппроксимирует структуру реального поля в области фокуса. Показано, что параболическая модель позволяет достаточно точно описать пространственно-временную структуру поля вблизи фокуса на оси диагностического датчика, а также в плоскости электронной фокусировки пучка.

Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1028-1033 (2017) | Рубрики: 14.03 15.01

 

Липовко П.О. «Акустическая рефлектоимпедансометрия – новая методика ультразвукового неразрушающего контроля и медицинской диагностики [Новые способы акустического согласования и рассогласования сред]» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 74 (2017)

Изложены результаты теоретической, экспериментальной и приборной разработки нового метода неразрушающего ультразвукового контроля, получившего название акустической рефлектоимпедансометрии. В основу метода положено измерение амплитудного коэффициента отражения ультразвука от границы контакта эталонной и исследуемой сред. Используя коэффициент отражения, рассчитывают величину акустического сопротивления (импеданса) исследуемой среды. Отличительной особенностью указанного метода является то обстоятельство, что все акустические характеристики исследуемой среды удается получить без проникновения внутрь контролируемого объекта. Это обстоятельство позволяет заметно расширить круг решаемых с помощью рассматриваемого метода задач, как в технике, так и в биологии и медицине. Например, предложить новые способы акустического согласования сред. Также кратко описаны некоторые из более 50 изобретений, созданных в процессе разработки указанного метода.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 74 (2017) | Рубрики: 06.23 14.03

 

Еремин А.А., Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ламмеринг Р. «Локализация неоднородностей в упругой пластине методом обращения волн» Акустический журнал, 63, № 5, с. 523-531 (2017)

Рассматриваются теоретические и практические аспекты применения метода временного обращения упругих волн для локализации источника колебаний или дефекта в приложении к задачам активного ультразвукового мониторинга тонкостенных металлических конструкций. Переизлучение в обратном направлении инвертированного по времени сигнала осуществляется с использованием компьютерной модели, разработанной на основе полуаналитического интегрального подхода. Экспериментальная проверка предлагаемого алгоритма осуществляется на алюминиевых образцах, возбуждаемых пленочными пьезоактивными элементами. Полученные результаты подтверждают возможность достоверного определения положения и размера области приложения нагрузки и локальной неоднородности, используя относительно небольшое количество точек измерения сигналов на поверхности образца.

Акустический журнал, 63, № 5, с. 523-531 (2017) | Рубрики: 04.05 12.07 14.03