Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

12.06 Акустическая голография и томография

 

Осетров А.В. «Исследование разрешения при различных схемах измерений в акустической томографии» Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 3, № 4, с. 37-49 (2017)

На основании поведения функции рассеяния точки (ФРТ) изучаются закономерности изменения разрешения в акустической томографии при различных условиях измерений. Предлагаемый подход заключается в исследовании области пространственного спектра, позволяющий исключить затухающие составляющие акустического поля. Для различных схем измерений показано, как сопоставить каждую точку в области пространственных частот функции неоднородностей с распространяющейся или затухающей составляющей акустического поля. В результате удается построить замкнутые области данных, размеры и конфигурация которых как раз и несут информацию о характере ФРТ и разрешении реконструированного изображения. Поведение ФРТ исследуется вне зависимости от конкретного алгоритма томографии, условий пространственной и временной дискретизации и другой дополнительной частной информации, а принимая в расчет лишь тот факт, что по результатам измерений удается заполнить определенную часть области пространственных частот.

Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 3, № 4, с. 37-49 (2017) | Рубрика: 12.06

 

Гончарский А.В., Романов С.Ю., Серёжников С.Ю. «Обратные задачи послойной ультразвуковой томографии с данными на цилиндрической поверхности» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 3, с. 267-276 (2017)

Статья посвящена разработке эффективных методов решения обратных задач волновой томографии. Предложена новая схема послойной томографии трехмерных объектов с экспериментальными данными, которые измеряются на цилиндрической поверхности. Такая схема обеспечивает измерение как отраженных, так и проходящих волн и легко реализуема на практике. Для решения обратной задачи используется математическая модель, которая хорошо описывает как дифракционные эффекты, так и эффект поглощения ультразвукового излучения. Предложены эффективные численные методы восстановления скоростного разреза по экспериментальным томографическим данным на цилиндрической поверхности. Разработанные методы ориентированы в первую очередь на диагностику рака молочной железы на ранних стадиях заболевания. Обратные задачи ультразвуковой томографии являются нелинейными и очень сложными с вычислительной точки зрения. Численные алгоритмы реализованы на графических процессорах. Эффективность разработанных алгоритмов иллюстрируется модельными расчетами.

Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 3, с. 267-276 (2017) | Рубрика: 12.06

 

Гончарский А.В., Романов С.Ю., Серёжников С.Ю. «О проблеме выбора начального приближения в обратных задачах ультразвуковой томографии» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 3, с. 312-321 (2017)

Статья посвящена разработке эффективных итерационных методов решения нелинейных обратных задач волновой томографии. Итерационные алгоритмы приближенного решения обратной задачи используют явное представление для градиента функционала невязки между экспериментально измеренным и расcчитанным волновым полем. Большое значение для сходимости итерационного процесса в нелинейной обратной задаче имеет выбор начального приближения. В статье исследована возможность использования в качестве начального приближения скоростного разреза, полученного из решения обратной задачи в лучевом приближении. Эффективность такого подхода проиллюстрирована решением модельных обратных задач на суперЭВМ. Модельные задачи ориентированы на томографическую ультразвуковую диагностику мягких тканей в медицине.

Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 18, № 3, с. 312-321 (2017) | Рубрика: 12.06

 

Лагута М.В., Гривцов В.В. «Использование динамических характеристик акустической волны для целей визуализации внутренних структур биотканей» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 70-77 (2017)

Современное состояние экологии пагубно влияет на здоровье человека, вызывая развитие заболеваний различных систем органов, а также оказывая отдаленное влияние на организм человека. Поэтому актуальной задачей является разработка методов диагностики заболеваний на начальных стадиях. Наиболее информативными и безопасными являются ультразвуковые методы визуализации внутренних структур организма человека. В таких методах анализ динамики распространения акустической волны в биологических тканях обычно проводится на основе давления и колебательной скорости. Однако, так как нелинейное взаимодействие акустической воны с биологической тканью достаточно велико, оно также вносит существенный вклад в искажение профиля волны, позволяя получить дополнительную информацию о структуре объекта. Поэтому перспективной областью на сегодняшний день является разработка акустических томографов на основе нелинейных эффектов. Основная задача заключается в исследовании взаимосвязи между нелинейным параметром и такими динамическими характеристиками акустической волны, как колебательная скорость и ускорение с целью оценки использования колебательного ускорения как характеристики акустической волны, на основе которой можно получить распределение нелинейного параметра в среде. Рассмотрение уравнения движения Эйлера в дифференциальной форме наглядно отражает связь между локальным и переносным ускорениями частиц среды, а также переход к колебательной скорости частиц после упрощения уравнения. Проведены расчеты динамики изменения колебательной скорости при прохождении акустического сигнала через биологическую среду с различными значениями нелинейного параметра при наличии вклада квадратичной и кубической нелинейностей. За основу было взято уравнение во втором приближении для гармонической волны. Все расчеты проведены в программе Matlab. Для исследования динамики изменения колебательного ускорения при изменении нелинейного параметра уравнение для колебательной скорости продифференцировано по времени. Проведена оценка характера и величины искажения профилей колебательных характеристик при различных значениях нелинейного параметра.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 70-77 (2017) | Рубрики: 12.06 15.01