Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0209U006037, 0106U003125 , Науково-дослідна робота Назва роботи Застосування методу акустики оберненого фронту для дослідження механічних властивостей біологічних тканин Назва етапу роботи Керівник роботи Товстяк Володимир Васильович; Баранник Євген Олександрович, Дата реєстрації 19-01-2009 Організація виконавець Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна Опис етапу Метою роботи було теоретичне й експериментальне дослідження можливостей удосконалення параметрів акустичних систем фокусування, включно із системами на засадах акустики оберненого фронту, що здатні створювати в гетерогенних біологічних середовищах локальні зсувні деформації та хвилі за допомогою сили радіаційного тиску. Об'єкт досліджень - м'язова тканина. Серед запланованих цілей також комплекс теоретичних і експериментальних робіт щодо найновіших методів ультразвукової візуалізаціїї пружних властивостей тканин за принципами віброеластографії та віддаленої акустичної пальпації. На основі проведених робіт та за допомогою проведеного порівняльного аналізу отриманих результатів удосконалені фізико-математичні моделі процесів, що досліджувались, зроблені висновки щодо оптимізації алгоритмів обробки допплерівських сигналів та визначені переваги і недоліки зазначених методів діагностики в'язко-пружних властивостей м'яких тканин. Проведено, зокрема, теоретичне дослідження засад ультразвукової віброеластографії як методу візуалізації пружних властивостей м'яких тканин. З'ясовані оптимальні параметри цього методу, що витікають з реалістичної моделі пружних деформацій, які створюються в тканинах зовнішнім тиском або рухом ультразвукового зондуючого перетворювання. Виготовлені гетерогенні фантоми м'яких тканин включно із фантомами, що містять біологічні тканини in vitro, та ультразвукові перетворювачі і гідрофони для вимірювання та калібрування акустичних полів. Проведений комплекс експериментальних досліджень в'язко-пружних властивостей фантомів м'яких біологічних тканин і відпрацьовані методи відображення їх механічних властивостей. У результаті експериментальних і теоретичних досліджень побудована адекватна фізико-математична модель механічної реакції біологічних тканин на локальне зсувне збурення та встановлено взаємно однозначна відповідність між вимірюваними величинами і в'язко-пружними властивостями середовища. Зроблені висновки щодо необхідної потужності акустичних хвиль для фокусуючих систем на засадах обертання фронту випромінювання та досліджені властивості ультразвукових допплерівських сигналів, викликаних локальним збуренням зсувних деформацій і хвиль під впливом тиску сфокусованого ультразвукового випромінювання. Уточнено фізико-математичну модель відгуку біологічних тканин, що дозволило визначити параметри, які є найбільш ефективними з точки зору неінвазивної діагностики біологічних середовищ. Показано, що одночасний аналіз форми релаксаційних кривих і амплітуди зсувної деформації, індукованої локальним тиском сфокусованого ультразвукового пучка хвиль, дає необхідні дані для кількісної оцінки в'язкості тканини й модуля зсуву, що визначаються з винайдених функціональних залежностей зсувів від цих параметрів. У процесі виконання роботи встановлені нові можливості для реконструкції просторового розподілу в'язко-пружних властивостей у досліджуваному об'єкті, визначені найкращі діагностичні ознаки і додаткові діагностичні можливості допплерівських методів діагностики. Нові методи реконструкції просторового розподілу в'язко-пружних властивостей біологічних середовищ, що стійкі до завад і спекл-шумів, є важливими для подальшого розвитку ультразвукового допплерівського методу медичної діагностики. Запропонована процедура калібрування методу віддаленої акустичної пальпації і нові методи й алгоритм для роздільної реконструкції пружності та в'язкості тканини. Запропоновано й реалізовано, зокрема, метод відображення пружних властивостей за даними про швидкість розповсюдження зсувних хвиль. Показано також, що спектральні характеристики кривих релаксації залежать від локальної в'язкості тканин і можуть бути використані для візуалізації її розподілу. Вперше досліджено зростання величини зсувних деформацій з підвищенням температури в зразках біологічних тканин in vitro та акустичних фантомах тканин. Показано, що метод акустичної пальпації за допомогою сили радіаційного тиску та ультразвукове допплерівське зондування дають принципову можливість неінвазивного контролю в реальному часі процесу ультразвукової термодеструкції тканин. Встановлено, що наявність флуктуаційного характеру амплітуди індукованих локальних зсувів є індикатором фазових переходів I-го роду в досліджуваній області біологічного об'єкта, пов'язаних з початком термодеструкції білкових глобул. На цій основі запропоновано принципово новий метод контрольованої акустичної гіпертермії м'яких тканин, при якому термодеструкція реалізується за допомогою того ж самого пучка хвиль, що створює радіаційну силу. Проведені пілотні експерименти, що підтверджують принципову можливість використання ультразвукового допплерівського методу для діагностики стану кістякових м'язів шляхом аналізу локальних вібраційних рухів м'язових тканин при їх ізометричному навантажені. Аналіз амплітудно-частотних характеристик флуктуаційних коливань м'язових волокон у навантаженому стані й стані спокою вказує на залежність амплітуди коливань від величини зовнішнього навантаження та про зростання внеску високочастотних складових з ростом зовнішнього навантаження. Флуктуаційна природа й спектральні характеристики зареєстрованих сумарних переміщень у різних умовах пов'язані зі стохастичним характером механохімічних процесів, що протікають при м'язових скороченнях. Опис продукції Автори роботи Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити