Теоретические и экспериментальные основы виброакустической вискоэластографии мягких биологических тканей

• Автор: Тиманин, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 308 с. : ил.

1. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКИХ ЖЕСТКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ, РЕГИСТРИРУЕМЫХ МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ КОЛЕБЛЮЩЕГОСЯ ШТАМПА
1.1. Введение
1.2. Модель эквивалентной колеблющейся сферы
1.2.1. Общие соотношения
1.2.2. Интерпретация параметров эквивалентного механического резонансного контура и экспериментальная проверка
1.3. Модели "с силовым источником колебаний"
1.3.1. Общие соотношения
1.3.2. Сопоставление с экспериментом
1.4. Модели "с силовым источником колебаний с трением"
1.4.1. Общие соотношения
1.4.2. Сопоставление разных моделей
1.5. Результаты главы
2. МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ СТЕРЖНЕВЫХ ОБРАЗЦОВ АКТИВИРОВАННОЙ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ
2.1. Введение
2.1.1. Динамические механические свойства (ДМС) активированной мышечной ткани (AMT) и сократительные процессы
2.1.2. Характерные черты ДМС различных типов AMT
2.1.3. Возможности линейного описания ДМС AMT
2.1.4. Феноменологические модели ДМС AMT
2.1.5. Выводы
2.2. Свойства активированной мышечной ткани с точки зрения линейной теории вязкоупругости
2.3. Выбор реологической модели и её исследование
2.3.1. Введение модели
2.3.2. Область допустимых значений параметров модели
2.3.3. Аналитическое исследование качественного вида воспроизводимых динамических механических свойств
2.3.4. Численные расчеты и сопоставление с экспериментом
2.4. Сопоставление с известными феноменологическими и микроструктурными моделями
2.4.1. Соответствие известным передаточным функциям и реологическим диаграммам
2.4.2. Связь реологической модели с молекулярными моделями мышечного сокращения
2.5. Результаты главы
МЕТОДЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ВИБРАЦИОННОЙ ВИСКОЭЛАСТОГРАФИИ
3.1. Введение
3.2. Определение вязкоупругих модулей биотканей по результатам одночастотных измерений их импедансных характеристик
3.2.1. Квазистатическая модель
3.2.2. Модель эквивалентной колеблющейся сферы
3.3. Определение вязкоупругих модулей слоистых тканей по частотным зависимостям импедансных характеристик
3.3.1. Возможные алгоритмы реконструкции
3.3.2. Методика расчетов и тестирования
3.3.3. Результаты тестирования

3.4. Средства экспериментального исследования механо-импедансных характеристик биологических тканей
3.4.1. Стационарная лабораторная установка
3.4.2. Портативные электронные устройства
3.4.3. Аппаратно-программные комплексы
3.5. Результаты главы
4. МЕТОД УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ЭЛАСТОГРАФИИ
4.1. Введение
4.2. Моделирование поля смещений поверхностного низкочастотного источника колебательного давления в слоистых тканях
4.2.1. Теоретические соотношения
4.2.2. Численные расчеты и обсуждение
4.3. Экспериментальные измерения колебательных смещений в глубине тканей и их фантомов
4.3.1. Экспериментальные установки
4.3.2. Алгоритмы обработки сигналов
4.3.3. Результаты экспериментов и обсуждение
4.4. Результаты главы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
5.1. Введение
5.2. Частотные зависимости импедансных характеристик биологических тканей
5.2.1. Свойства поверхностных тканей человека
5.2.2. Свойства тканей внутренних органов кролика

характеристик кривых при фиксированных параметрах модели
сохраняется для различных диаметров штампа (рис.1.7). Высокочастотный спад кривой IIеК(0 в этой модели, воспроизводится более крутым по сравнению с экспериментом. По-видимому, это можно отнести на счет принятого приближения “силового источника колебаний” и предположения равномерного распределения давления под штампом. В пользу этого говорит то обстоятельство, что в РО-модели
высокочастотный участок кривой ЯеК{/) воспроизводится более пологим по сравнению с экспериментом (рис.1.6в). Важной особенностью А-модели является то, что соответствие эксперименту по уровню потерь 11е2(/) в средней и в верхней частях использованного диапазона получается автоматически после задания уже очень малых величин вязкости г/ и подбора модуля упругости слоя и для воспроизведения уровня низкочастотного плато жесткости ЯеК(/), Варьирование вязкости в диапазоне значений 0.1 т 1.0 Пас практически не влияет на уровень потерь, а определяет только вид резонансов слоевых мод. Для получения качественного соответствия эксперименту по слоевым резонансам
необходимо задать т] « 0.2 Па с. Таким образом, данная модель описывает излучательные потери в желатиновом слое в области частот за слоевыми резонансами как преимущественно “упругие”. Поскольку при изменении диаметра штампа изменение потерь моделью воспроизводится (рис. 1.7), то такое представление, по-видимому, близко к реальности.
О-модель, РО-модель, РА-модель и ОА-модель дают существенно более плохое соответствие экспериментам даже для одного диаметра штампа (рис. 1.6). В О-, РО- и РА-моделях при небольшой вязкости излучательные потери даются с занижением, и для воспроизведения их уровня приходится существенно увеличивать величину ВЯЗКОСТИ Т]. Это ухудшает воспроизведение вида слоевых резонансов, а главное,