Ерофеев А.В., Аносов А.А., Мансфельд А.Д., Шаракшанэ А.А., Щербаков М.И. «Измерение температуры внутренних органов тела человека методом пассивной акустической термометрии» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 55-56 (2019). 106 с.

Цель исследования. Измерение температуры внутренних органов в норме и при воздействии на организм человека активных физических и химических средств.

Клочков Б.Н. «Акустические исследования биососудов» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 50 (2019). 106 с.

Представлен волновой подход к проблеме динамической биомеханики сосудов с протекающей по ним биожидкостью. Рассмотренная распределенная модель крупного упругого сосуда, учитывающая как осесимметричные, так и неосесимметричные деформации, наличие продольного натяжения стенки сосуда, позволяет получить дисперсионные характеристики, выражение для частоты колебаний. получено выражение для критической скорости потока U_сr, выше которой становится неустойчивой та или иная угловая мода сосуда. Также получена критическая скорость потока U_сr0<U_сr, при которой появляются статические моды структурирования сосуда. Кроме этого проведено обобщение формулы для скорости пульса. Проведенные для крупных кровеносных сосудов оценки показывают возможность возникновения в них как статического и квазистатического режима, так и режима колебаний. Критические скорости могут достигаться для вен в обычных условиях, а для артерий – при функциональных или диагностических сдавливаниях, при патологии, в частности, характеризующейся значительно большей, чем в обычных условиях, скоростью течения крови, либо меньшей упругостью сосуда. В нормальных условиях скорость крови в крупных артериях может достигать 1.5–2.9 м/с. Максимальная скорость крови в крупных венах может составлять 0.5 м/с. Известен достаточно широкий диапазон частот колебаний в системе сосуд–жидкость 25–500 Гц. Анализ значений модуля упругости E показывает, что существует их значительный разброс E≅10²–1.2·10⁶ Н/м². Характерные значения радиуса R0 для рассматриваемых сосудов лежат в пределах (0.1–1.2)·10^–2 м. критические скорости существенно падают с уменьшением относительной толщины сосуда q, минимальные значения составляют q≅0.02–0.04, хотя q может быть и существенно большим (0.2). измеренная скорость распространения пульсовой волны составляет 4–14 м/с для крупных артериальных сосудов и 1–2 м/с для крупных венозных сосудов. Сделанные оценки при помощи полученных формул и выражений показывают правдоподобность результатов для венозных и артериальных сосудов в норме и при ряде патологий. Живые ткани характеризуются механохимическими параметрами, которые могут значительно меняться функционально или, тем более, квазипатологически, тем самым могут реализовываться различные динамические и статические режимы. Заметим, что в живом организме может происходить прорастание ткани (прорастающие деформации), и этот более медленный процесс может взаимодействовать с динамикой системы сосуд–жидкость, «закреплять» статическую извитость. Когда сосуды прямые и чистые, то это хорошо с точки зрения кровоснабжения, а любой изгиб, гофрированность сосуда может привести к дальнейшим нарушениям гидродинамики и прочим патологическим процессам. Ключевые слова: упругий биососуд, течение биожидкости, характерные критические скорости, неустойчивость, дисперсионные характеристики, структуры, пульс

Шадрина Н.Х. «Исследование влияния гладкомышечных сокращений на свойства стенки малого артериального сосуда» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 3-11 (2020)

Рассмотрена плоская задача о влиянии сокращений гладкомышечных клеток в стенке резистивного сосуда под действием трансмурального давления на радиус и распределение напряжений в сосудистой стенке. Считается, что в неактивированном состоянии стенка сосуда обладает гиперупругостью, а сокращения гладкомышечных клеток в результате активации дают вклад только в окружное напряжение. На основе модели и литературных экспериментальных данных получена функциональная зависимость активного напряжения от концентрации активатора гладкомышечных сокращений. Расчеты показывают, что общее напряжение в стенке определяется главным образом активной составляющей. Сокращения гладкомышечных клеток при увеличении давления приводят к уменьшению напряжений, при этом меняется характер распределения окружных напряжений. Окружные растяжения также снижаются при активации, их распределение становится более однородным. Как в пассивном, так и в активном сосудах модуль отношения радиального напряжения к окружному уменьшается с ростом растяжений, причем в активном это отношение в несколько раз больше, чем в пассивном.

Сафронова М.А., Ширяев А.Д., Коренбаум В.И. «Анализ гармоник свистящих звуков в шумах форсированного выдоха человека» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 52-53 (2019). 106 с.

Свистящие звуки (свисты) форсированного выдоха (СФВ) потенциально применимы для диагностики бронхиальной обструкции, однако механизмы формирования СФВ, а также локализация их источников по уровням бронхиального дерева человека до сих пор исчерпывающе не выяснены. Целью работы является исследование спектральных гармоник СФВ. На выборке здоровых волонтеров (n=9) и больных респираторными заболеваниями (n=10) проведен анализ состава и соотношения спектральных гармоник среднечастотных (СЧ СФВ) 400–600 Гц и высокочастотных (ранние и поздние ВЧ СФВ) >600 Гц СФВ. Проведена оценка частоты встречаемости гармоник над трахеей. Найдено, что максимальное число гармоник СЧ СФВ у больных достигает семи, а у здоровых только пяти. У больных преобладают гармоники СЧ СФВ. Ранние ВЧ СФВ представлены преимущественно второй гармоникой, а гармоники поздних ВЧ СФВ наблюдаются в единичных случаях. У здоровых, напротив, примерно равное число гармоник по всем видам свистов. Проведен анализ значений среднеквадратических мощностей гармоник СФВ над трахеей. Показано, что у здоровых происходит уменьшение этой величины по всем СФВ с ростом номера гармоники, тогда как у больных данная тенденция наблюдается устойчиво только для ВЧ СФВ. На основе оценки частоты встречаемости гармоник СФВ по поверхности грудной клетки для каждого человека был проведен анализ их распределения по отделам легких. Обнаружено сходство основных частот СФВ для каждого обследуемого по поверхности грудной клетки. При этом наибольшее число гармоник наблюдается над проекциями центральных отделов бронхиального дерева для всех видов свистов, как у здоровых, так и у больных. Последняя находка свидетельствует в пользу того, что гармоники возникают вследствие нелинейности, причем не из-за нелинейности среды, а нелинейности в источнике. Сам источник расположен в трахее или крупных бронхах. В этом случае гармоники должны затухать при распространении вдаль от источника, что и наблюдается в эксперименте. Выяснение вопроса, могут ли выявленные эффекты дать что-либо для уточнения механизмов формирования СФВ, требует дальнейшего исследования.

Кабанцова О.И., Почекутова И.А., Малаева В.В., Костив А.Е., Коренбаум В.И. «Удельные полосовые энергии шумов форсированного выдоха в оценке реакции человека на функциональные пробы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 53-54 (2019). 106 с.

Форсированный выдох (ФВ) – манёвр, позволяющий выявлять даже незначительные отклонения вентиляционной функции легких. Авторами ранее разработана перспективная в диагностических целях система акустических параметров ФВ, которая включает в себя двухсотгерцовые полосовые энергии шумов ФВ, регистрируемые в диапазоне 200–2000 Гц над трахеей, в том числе и удельные полосовые энергии, нормированные на суммарную энергию шумов в полосе 200–2000 Гц. Целью данной работы является исследование возможностей использования удельных полосовых энергий трахеальных шумов ФВ в качестве параметра для оценки реакции человека на функциональные пробы. В качестве функциональных воздействий рассматриваются физические – постуральное моделирование невесомости (n=11), погружение под воду в водолазном снаряжении замкнутого цикла (n=25), и медикаментозные – ингаляция бронхорасширяющего препарата (n=32). Шумы ФВ регистрировались над трахеей при помощи электретного микрофона со стетоскопической насадкой до и после функциональных проб. Далее определялись полосовые энергии в 200 Гц полосах частот, нормированные на суммарную энергию шумов в полосе 200–2000 Гц (AR_200-400, AR_400-600,…, AR_1800-2000). Статистическая значимость различий между значениями параметров до и после пробы оценивалась с помощью непараметрического статистического теста Вилкоксона. Результаты статистического анализа показали, что при постуральном моделировании невесомости у испытуемых на третьи сутки эксперимента наблюдается значимое (p<0.05) снижение среднечастотного параметра AR800-1000 и повышение высокочастотных параметров AR_1400-1600 и AR_1600-1800. При ингаляции бронхорасширяющего препарата также наблюдается существенное повышение параметра AR_1600-1800, в то время как при погружении под воду в водолазном снаряжении замкнутого цикла наблюдается значимое снижение параметра AR_1400-1600. В качестве обоснования полученных результатов предложена акустическая модель, основанная на оценке влияния сужения просвета крупных и мелких дыхательных путей бронхиального дерева на линейную скорость воздушного потока и интенсивность шумов. Таким образом, удельные полосовые энергии шумов ФВ средне и высокочастотного диапазонов оказались чувствительны к рассмотренным типам физических и медикаментозных воздействий. При воздействии различных типов функциональных проб наблюдаются разнородные изменения этих акустических параметров, что сулит определенные диагностические перспективы. Ключевые слова: форсированный выдох, акустика, шумы дыхания, обработка сигналов

Демкин В.П., Мельничук С.В., Удут В.В., Тютрин И.И., Руденко Т.В., Криницына Д.Б. «Определение вязкоупругих характеристик цельной крови на основе метода низкочастотной пьезотромбоэластографии» Известия вузов. Физика, 62, № 12, с. 55-62 (2019)

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование вязкоупругих свойств цельной крови при осциллирующих сдвиговых напряжениях. На основе ультразвуковой эластографии разработана математическая модель и метод вычисления комплексного коэффициента вязкости цельной крови в процессе ее коагуляции. Проведены расчеты комплексного показателя вязкости цельной крови и его реальной и мнимой частей. Вычисленный коэффициент вязкости крови в начале процесса ее свертывания хорошо согласуется с данными реометрических измерений. Полученные результаты подтверждают возможность использовать данный подход к определению вязкоупругих свойств цельной крови и анализу их динамики в процессе её коагуляции в режиме, максимально приближенном к in vivo исследованию.