Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

15.01 Ультразвук в медицинской диагностике. Сонография (УЗИ)

 

Карзова М.М. Нелинейные эффекты при отражении и фокусировке разрывных акустических волн в задачах атмосферной и медицинской акустики (2016)

Экспериментально исследованы разрывные акустические волны в задачах атмосферной и медицинской акустики. Проведена разработка оптических методов измерений профилей N-волны в модельном эксперименте в воздухе. Определены условия применимости разработанных методов и их временного разрешения. Выполнено исследование нелинейного отражения N-волны от плоской жёсткой поверхности в воздухе и определение условий наблюдения нерегулярного режима отражения. Выполнено численное моделирование нелинейных фокусированных пучков периодических волн и импульсов, создаваемых гауссовским и поршневым излучателями. Исследование влияния временной структуры волны и аподизации излучателя на предельно достижимые значения давления в фокусе и возможность образования пространственных структур типа «ножки» Маха в рамках уравнения Хохлова–Заболотской–Кузнецова (ХЗК). Выполнено численное и экспериментальное исследование нелинейных эффектов в полях современных диагностических и ударно-волновых медицинских устройств. Определение уровней акустического давления, при которых в исследуемых полях образуется ударный фронт и проявляются эффекты насыщения параметров акустического поля.

Нелинейные эффекты при отражении и фокусировке разрывных акустических волн в задачах атмосферной и медицинской акустики (2016) | Рубрики: 05.08 08.13 15.01

 

Бобкова С.М. Фокусировка мощного ультразвука через грудную клетку с использованием двумерной фазированной решетки (2011)

Разработан метод динамического фокусирования ультразвука высокой интенсивности при облучении через грудную клетку, позволяющий существенно – понизить потери мощности на ребрах при сохранении высоких интенсивностей в фокусе. Предсказан теоретически и подтвержден экспериментально эффект расщепления фокуса, обусловленный интерференцией волн от двух и более пространственно разделенных источников, которыми являются межреберные промежутки. Получено аналитическое решение, позволяющее определить параметры расщепления, то есть число фокусов, их диаметр и расстояние между ними с учетом размеров грудной клетки, положения ребер относительно излучателя и параметров преобразователя. Получены оценки нелинейных эффектов, возникающих при фокусировке мощного ультразвука за ребрами. Предложен новый экспрессный метод измерения интенсивности акустического поля, основанный на регистрации с помощью ИК-камеры прироста температуры в слое тонкого поглотителя.

Фокусировка мощного ультразвука через грудную клетку с использованием двумерной фазированной решетки (2011) | Рубрики: 05.11 15.01

 

Хохлова В.А. Взаимодействие слабых ударных волн в диссипативных и случайно-неоднородных средах применительно к задачам медицинской и атмосферной акустики (2012)

Развиты новые методы исследования статистических характеристик нелинейных дифрагирующих ударно-волновых акустических полей в случайно-неоднородных средах. Развит новый асимптотический метод решения эволюционных уравнений нелинейной акустики, допускающих разрывные решения. Метод основан на использовании в численном алгоритме известных высокочастотных асимптотик спектра разрывных функций. Получена замкнутая система связанных нелинейных уравнений для конечного числа гармоник, описывающая решения с разрывами. Развитый метод позволяет значительно сократить время численных расчетов при численном описании нелинейных акустических эффектов и исследовать широкий круг задач нелинейной динамики слабых ударных волн в недиспергирующих средах. Развит новый комбинированный метод характеризации полей, создаваемых современными медицинскими преобразователями мощного ультразвука, сочетающий в себе преимущества физического и численного эксперимента. Исследованы эффекты ударно-волнового воздействия на биологические ткани в режимах, использующихся в ультразвуковой хирургии.

Взаимодействие слабых ударных волн в диссипативных и случайно-неоднородных средах применительно к задачам медицинской и атмосферной акустики (2012) | Рубрики: 08.05 08.10 15.01

 

Мансфельд А.Д. Высокочувствительная акустическая диагностика неоднородностей и тепловых полей в биомедицинских и технических приложениях (2011)

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены методики приема сигнала, позволяющие реализовать максимально возможную чувствительность акустотермометров. Теоретически обоснованы и продемонстрированы экспериментально способы локализации и картирования нагретых образований с помощью регистрации их собственного акустического излучения, в том числе: картирование на основе углового сканирования акустических антенн с применением алгоритма алгебраической реконструктивной томографии, построение двумерных изображений температурных полей с применением сканирующих фокусированных антенн; а также построение профилей внутренней температуры на основе измерения спектра акустояркостногосигнала в среде с частотно-зависимым поглощением. На основе активной импульсной локации и анализа спектра сигнала, распространяющегося через биоткани, показана возможность измерения коэффициента поглощения ультразвука, его частотной зависимости, а также коэффициента отражения ультразвука в режиме «на отражение» при одностороннем доступе к объекту исследования, что необходимо для расчета термодинамической температуры по измеренной акустояркостной. Теоретически и экспериментально показано, что обнаружение и спектроскопия пузырьков в биологических тканях на частотах гармоник, суб- и ультрагармоник зондирующего сигнала возможны только на резонансных частотах пузырьков, что существенно затрудняет обнаружение и спектроскопию пузырьков в широком диапазоне размеров в процессе их роста и рассасывания. С помощью разработанных методов локации и созданной аппаратуры продемонстрированы возможности обнаружения газовых пузырьков в лабораторных и натурных условиях, в том числе в сердце и тканях человека в процессе декомпрессии. Теоретически исследованы переходные процессы, возникающие при облучении газовых пузырьков акустическими импульсами. Впервые экспериментально зарегистрированы осциллограммы собственных колебаний пузырьков при их импульсном облучении. Впервые экспериментально зарегистрированы сигналы, возникающие в результате самодетектирования акустических импульсов в образцах биологической ткани. Экспериментально продемонстрирована возможность измерения скорости течения газа в металлическом трубопроводе с помощью внешних ультразвуковых датчиков на основе использования флуктуаций амплитуды и времени распространения сигнала, прошедшего через турбулентный поток, для выделения его на фоне стационарных помех. Созданы опытные образцы приборов для измерения газовых потоков, и проведены натурные эксперименты. Содержание: Принципы построения акустотермографов и их основные параметры; Визуализация поля внутренней температуры; Исследование динамики акустояркостной температуры в модельных экспериментах и экспериментах in vivo; Измерение коэффициентов поглощения при одностороннем доступе к объекту.

Высокочувствительная акустическая диагностика неоднородностей и тепловых полей в биомедицинских и технических приложениях (2011) | Рубрики: 14.04 15.01

 

Клемина А.В. Акустическая интерферометрия биологических жидкостей для медицинской лабораторной диагностики (2010)

Рассмотрены особенности распространения ультразвуковых волн в интерферометре постоянной длины малого (менее 80 мкл) объема, выяснено влияние дифракции и фазовых потерь из-за неидеальности отражения ультразвуковых волн на поверхностях пьезопреобразователей и определена предельная добротность такого ультразвукового резонатора. Исследованы условия ультратермостатирования акустического резонатора малого объема с помощью специально разработанного стенда. Выполнены исследования акустических характеристик сыворотки крови, разработаны новые акустические методы безреагентного определения общего белка, белковых фракций и липидных компонентов сыворотки крови человека. Получен новый интегральный акустический показатель слюны (АПС), измеряемый методом интерферометра постоянной длины, и определены его средние значения для здоровых лиц. Установлена роль динамики величины АПС в краткосрочном прогнозировании больных кардиологическими заболеваниями. Измерены вклады отдельных компонентов слюны в суммарные акустические характеристики. Получены зависимости скорости оседания эритроцитов от измеряемых акустических параметров, предложен новый акустический способ определения скорости оседания эритроцитов за интервал времени порядка 120 сек.

Акустическая интерферометрия биологических жидкостей для медицинской лабораторной диагностики (2010) | Рубрика: 15.01

 

Костив А.Е. Аппаратно-программный комплекс и способы оценки параметров сигналов для анализа дыхательных звуков человека (2008)

Развита теория акустооптического (АО) взаимодействия волн, имеющих сложную пространственно временную структуру. На примере кристаллов парателлурита и молибдата кальция впервые исследована и подробно описана пространственная структура АО фазового синхронизма для любых направлений распространения и любых частот ультразвука в одноосных кристаллах; рассчитана объемная структура брэгговских углов. Впервые проведен подробный теоретический анализ двумерной структуры передаточных функций АО ячейки. Теоретически и экспериментально показано, что в одноосных кристаллах существует три принципиально различных вида передаточной функции (одномерный, крестообразный и аксиально-симметричный), представляющих широкие возможности для обработки изображений методом АО пространственной фильтрации. Исследован АО метод пространственной фильтрации двумерных изображений. Впервые проведен расчет ЧКХ системы фильтрации для разных видов преобразования изображений (интегрирование, дифференцирование, визуализация оптического волнового фронта и др.) с использованием нулевого и первого порядков брэгговской дифракции. Проведена оценка предельных возможностей системы обработки изображений для разных геометрий АО взаимодействия. Исследован АО метод визуализации двумерных фазовых объектов. Показано, что в зависимости от выбора положения рабочей точки на передаточной функции можно реализовать различные законы преобразования фазовой модуляции светового поля в модуляцию интенсивности. Впервые экспериментально получены изображения фазового объекта АО методом. Предложен и детально исследован АО метод раздельной визуализации амплитудной и фазовой структуры светового поля, заключающийся в регистрации и последующей обработке двух изображений, полученных при симметричных положениях рабочей точки на противоположных склонах передаточной функции.

Аппаратно-программный комплекс и способы оценки параметров сигналов для анализа дыхательных звуков человека (2008) | Рубрика: 15.01

 

Сафронова (Pacckaзoвa) M.A. Статистический анализ шумообразования свистящих звуков форсированного выдоха (2016)

Исследованы механизмы и локализация источников шума форсированного выдоха путем статистического анализа экспериментальных данных и акустической интерпретации результатов на предварительных выборках записей шумов. Содержание: Методы исследования; Исследование механизмов формирования свистов форсированного выдоха в норме при дыхании газовыми смесями и измерении на поверхности грудной клетки; Статистический анализ механизмов и зон шумообразования свистов форсированного выдоха в бронхиальном дереве в норме; Влияние на свисты форсированного выдоха физических и медикаментозных воздействий.

Статистический анализ шумообразования свистящих звуков форсированного выдоха (2016) | Рубрика: 15.01

 

Бердибаева Г.К., Бодин О.Н., Фирсов Д.С. «Классификация звуков астматического дыхания с использованием нейронных сетей» Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль, № 2, с. 86-90 (2018)

Актуальность и цели. Объектом исследования являются респираторные звуки астматических пациентов и здоровых лиц. Предметом исследования является анализ звуковых сегментов респираторных звуков с использованием дискретного вейвлет-преобразования (DWT) и вейвлет-пакетного преобразования (WPT). Целью работы является классификация звуковых сигналов дыхания нормального и астматического состояний с помощью использования искусственной нейронной сети (ANN). Материалы и методы. Изложены алгоритм последовательной обработки сигнала через банк фильтров с учетом психоакустической природы слуха и результаты классификации полученных векторов-признаков с помощью аппарата искусственных нейронных сетей. Результаты. Нормальные и астматические звуковые сигналы дыхания делятся на сегменты, которые включают в себя один цикл дыхания как вдох и выдох. Анализ этих звуковых сегментов осуществляется с использованием как дискретного вейвлет-преобразования (DWT), так и вейвлет-пакетного преобразования (WPT). Каждый сегмент звука разбивается на частотные поддиапазоны с использованием DWT и WPT. Функциональные векторы создаются путем извлечения статистических признаков из поддиапазонов. Результаты классификации DWT и WPT сравниваются друг с другом с точки зрения точности классификации. Выводы. Дыхательный анализ звука с использованием методов обработки сигналов имеет важное значение для диагностики заболеваний легких, таких как астма. Существует много исследований по анализу дыхательных звуков. В этих исследованиях показано, что нейронные сети дают высокий коэффициент успеха. Таким образом, мы используем методы анализа DWT, WPT и классификатор ANN для анализа наших звуков дыхания. Мы сравниваем эти методы анализа с точки зрения точности классификации. Как видно из итогов, DWT немного лучше, чем WPT в нашем исследовании. Полученные результаты весьма перспективны для выявления болезни астмы.

Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль, № 2, с. 86-90 (2018) | Рубрика: 15.01

 

Насиров А.А., Эшкулов Ш.Х. «Ультразвуковая картина гидронефроза у детей» Молодой ученый, № 11, с. 1166-1167 (2016)

Молодой ученый, № 11, с. 1166-1167 (2016) | Рубрика: 15.01