Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

13.02 Распространение акустических волн в тканях и органах

 

Лагута М.В., Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н. «Применение метода замещения для восстановления распределения коэффициента нелинейности биотканей на основе измерения вторичного поля прошедшего акустического излучения» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 33-39 (2019)

Известно, что ультразвуковые методы визуализации внутренних структур биологических объектов являются более безопасными по сравнению с рентгеновской и магнитно-резонансной томографией и характеризуются меньшим количеством ограничений для проведения исследования. Однако существенным недостатком таких методов является не-достаточно высокая разрешающая способность. Это объясняется тем, что большинство существующих ультразвуковых диагностических систем основаны на законах линейной акустики. Одним из перспективных направлений исследований является разработка методов визуализации внутренних структур биологических объектов и определения размеров и границ неоднородностей на основе нелинейного взаимодействия акустического поля с биотканями. В работе рассмотрен способ повышения точности процесса локализации неоднородности в биообъекте. Для решения поставленной задачи используется метод замещения, основанный на вычислении отношения распределения амплитуды давления вторичного поля акустического волны, прошедшей через биологический объект, имеющий патологические включения к давлению вторичного поля волны, прошедшей через однородную среду с известными нелинейными характеристиками. В статье представлено выражение, описывающее распределение акустического давления поля вторичных источников, на основе которого были выполнены расчеты. Для проведения математического моделирования использовалась модель биообъекта состоящего из мышечной ткани и патологических включений (миомы). В рамках выполненного исследования вычислено отношение изменения давления вторичного поля для данной модели и однородной эталонной среды с известными характеристиками. Полученные данные представлены в виде контурных графиков, отражающих расположение неоднородности. Результаты расчетов показали большую эффективность использования метода замещения для процесса определения местоположения неоднородных включений в модели биообъекта по сравнению с методами визуализации, основанными на восстановлении распределения давления вторичного акустического поля. Показано, что использование метода замещения позволяет более точно определить границы неоднородностей. Поэтому метод замещения может быть использован для получения проекционных данных и восстановления распределения акустического нелинейного пара-метра в плоском срезе биологического объекта.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 33-39 (2019) | Рубрики: 04.14 13.02

 

Лагута М.В., Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н. «К вопросу выбора параметров акустического сигнала для визуализации структуры биологических тканей на основе нелинейного взаимодействия акустических волн» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 40-46 (2019)

Рассматривается выбор оптимальных параметров акустической волны для ультразвуковой визуализации на основе нелинейных эффектов ее взаимодействия с биологическими тканями. Рассчитаны изменения давления второй гармоники при раз-личных значениях частоты и давления первой гармоники. В качестве модели рассматривалась среда, состоящая из следующих биотканей: жировая ткань, мышечная ткань, цельная печень, кровь, патологическая ткань (миома). Для жировой и мышечной тканей проведен расчет изменения расстояния разрыва акустической волны при различных параметрах зондирующего импульса основной частоты. Расчет значений расстояний разрыва выполнялся с целью определения наиболее оптимального соотношения начальных характеристик ультразвуковой волны и уровня второй гармоники акустического сигнала, позволяющего визуализировать распределение акустического нелинейного параметра.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 40-46 (2019) | Рубрики: 04.14 13.02

 

Титов С.А., Бурлаков А.Б., Зинин П.В., Богаченков А.Н. «Измерение скорости звука в тканях эмбрионов костистых рыб» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 1, с. 140-144 (2021)

Разработана неинвазивная методика ультразвуковой визуализации структуры эмбрионов рыб и измерения скорости звука в их тканях. С помощью акустического микроскопа с центральной частотой 50 МГц проведено исследование икры вьюна (Misgurnus fossilis), развивающегося в иммерсионной ячейке прибора, на 6–8 стадиях развития измерена скорость звука в желтке и клеточном слое (бластуле) эмбриона.

Известия РАН. Серия физическая, 85, № 1, с. 140-144 (2021) | Рубрики: 06.03 13.02

 

Банах Л.Я. «Динамические фракталы в биомеханике. виброрецепторы – тельца Пачини» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 1, с. 25-32 (2021)

Введено понятие динамически-фрактальных структур (динамического фрактала), заключающееся в изменении с одинаковым масштабом динамических, т.е. упруго-инерционных параметров, образующих ячеек. Показано, что убывающий по длине динамический фрактал, имеет свойство усиления поступающего сигнала вдоль структуры. Увеличивающийся по длине динамический фрактал, напротив, обладает хорошими виброизолирующими свойствами, интенсивность затухания в котором выше, чем в периодической структуре. Исследованы динамические свойства виброрецептора – тельца Пачини, являющегося детектором вибрации. Построена его механическая модель. Показано, что виброрецептор – это динамический фрактал с убывающими по длине параметрами и поэтому усиливает входящий сигнал, что позволяет улавливать даже слабые вибрационные воздействия на человека.

Проблемы машиностроения и надежности машин, № 1, с. 25-32 (2021) | Рубрики: 10.06 13.02