Принципы получения и обработки акустических сигналов в линейном и нелинейном томографах с нерегулярной структурой антенных систем

• Автор: Зотов, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Цели и задачи
Практическая ценность работы
Положения, выносимые на защиту
Публикации
Личный вклад автора
Структура и объем диссертации
Обзор литературы
ГЛАВА 1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХШАГОВОГО ТОМОГРАФИРОВАНИЯ МЯГКИХ БИОТКАНЕЙ В ЛИНЕЙНОМ ТОМОГРАФЕ
§ 1.1. Схема и принцип действия линейного томографа
1.1.1. Строение томографа
1.1.2. Особенности экспериментальных данных в связи с неравномерным расположением преобразователей
§ 1.2. Двухшаговый алгоритм обработки томографических данных
1.2.1. Описание алгоритма
1.2.2. Модельная иллюстрация работоспособности двухшагового алгоритма
§ 1.3. Практическая реализация нулевого шага
1.3.1. Определение времени распространения сигнала в иммерсионной жидкости
1.3.2. Определение параметров иммерсионной жидкости, геометрических и фазовых поправок для антенной системы
§ 1.4. Практическая реализация первого шага
1.4.1. Определение временного сдвига корреляционным методом при мешающем воздействии побочных лучевых трубок на принятый сигнал
1.4.2. Восстановление крупномасштабных неоднородностей фазовой скорости и поглощения
§ 1.5. Практическая реализация второго шага
1.5.1. Оценка количества вычислительных операций и способы ускорения обработки экспериментальных данных
1.5.2. Иллюстрация возможности восстановления тонкой структуры неоднородностей на неоднородном крупномасштабном фоне.
§ 1.6. Итоги и выводы главы
ГЛАВА 2. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ АКУСТИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ ПО ДАННЫМ ОТ ЛИНЕЙНОГО ТОМОГРАФА
§ 2.1. Алгоритм восстановления
§ 2.2. Численное моделирование
§ 2.3. Итоги и выводы главы
ГЛАВА 3. НЕЛИНЕЙНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФ
§ 3.1. Возможности диагностических систем, основанных на нелинейных
эффектах
§ 3.2. Принцип действия нелинейного томографа третьего порядка.
§ 3.3. Программное обеспечение и результаты эксперимента
§ 3.4. Итоги и выводы главы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Одной из актуальных задач современной медицины является борьба с онкологическими заболеваниями. По статистике всемирной организации здравоохранения, наиболее распространенным видов онкологических заболеваний у женской половины населения в последнее время является рак молочных желез (16% среди общего количества раковых заболеваний по статистике за 20 Юг). Ежегодно рак молочной железы в мире обнаруживается примерно у 500 тысяч человек. Очень важно обнаружить заболевание на ранней стадии его развития, т.к. при этом значительно увеличивается вероятность успешного лечения. Во многих странах органы здравоохранения настоятельно рекомендует проведение для женского населения ежегодной диспансеризации, включающей в себя проверку на рак молочной железы. Поэтому важно иметь доступные, безопасные и, в то же время, достоверные способы диагностики патологий на ранних стадиях.
В настоящее время основными видами диагностики, используемыми в медицине, является рентгеновская компьютерная томография, в которой происходит многоракурсное облучение низкой интенсивности, а также магниторезонансная томография. Данные способы исследования, несмотря на высокую информативность (особенно МРТ) весьма сложны, требуют наличия дорогостоящего оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, рентгеновское излучение, используемое в компьютерной томографии, небезопасно и может послужить причиной появления раковых клеток или прогрессии болезни. Вышеперечисленные факторы не позволяют применять эти методы для общей плановой диспансеризации населения.
Несмотря на неплохие результаты отдельных научно-исследовательских групп, томографические установки системы, применимые для целей медицинской диагностики и способные восстановить количественное пространственное распределение скорости звука и поглощения, в настоящее время находятся еще в стадии разработки. Именно картина количественного распределения искомых характеристик может позволить не только с высокой степенью судить о наличии болезни, но и определить тип опухоли. Поэтому получение количественных распределения значений традиционных акустических характеристик, а также нелинейного параметра представляет очень важную и актуальную задачу для медицины на сегодняшний день.

«1, 62->+

g(r, f фГ'-25,
- 2b, 2n
I ♦ I
,ЛЄХСІ , ЛТ
Фл +2b2 J

о „о Л
Фд - ФS

'1 + ІЛ
vS, §2 J
(cosy) У/2(г,ф°) = Rq + x2 + y2 -2i?0(xcos95 + Jsin9s) » r = {Х’У} >
Y = у(г,Ф5) = arctg = ( xsir^ - усоэф® л/ а Л Л
Rq -(хсоэф” +>>8ІПф°) » Ує 2’ 2_

Флcl e [0, 2л) .
Смысл величин, входящих в (3), (4), заключается в следующем. Величина Н - расстояние между излучателем Б и точкой г; у - угол между направлениями из точки 8 на начало координат О и на точку г. Особый угол ф“с1 соответствует такому положению приемника у?1-“1, при котором хорда, соединяющая точки 5 и /?ехс1, проходит через точку г. При расчете функции £(г,ф^), согласно (4), выделяется малая окрестность (не обязательно
симметричная) [ф/Г' — 25,; ф^хс1 + 25 2 ] особого угла, поскольку подынтегральное выражение в точке ф^ = ф))с1 имеет особенность. Однако результат вычислений функции g(^^ф 0 и §2 > 0.