Высокочувствительная акустическая диагностика неоднородностей и тепловых полей в биомедицинских и технических приложениях

• Автор: Мансфельд, Анатолий Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 304 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задач

1.1 .Обзор работ по акустотермометрии

1.2 Обзор работ по спектроскопии газовых пузырьков в биотканях

1.3.Обзор работ по ультразвуковой расходометрии газовых потоков в

трубах

ГЛАВА 2. Принципы построения акустотермографов и их основные параметры

2.1.Введени е

2.2. Чувствительность и другие параметры акустотермометра

2.3. Типы и конструктивные особенности акустотермометрических приёмников

2.3.1. Модуляционный акустотермометр
2.3.2 .Компенсационный акустотермометр
2.3.3 Модуляционный акустотермометр с опорным каналом
2.3.4. Корреляционный акустотермометр
2.4. Проблемы помехозащищенности и электромагнитной совместимости
2.5. Результаты и выводы главы
ГЛАВА 3. Визуализация поля внутренней температуры
3.1. Введение
3.2 Акустотермографы со сканированием антенн
3.3. Акустотермометр с фазируемой антенной решеткой
3.4. Реконструктивная акустическая термотомография
3.4.1. Алгоритм алгебраической реконструктивной томографии
3.4.2. Измерение двумерных распределений температуры (лабораторные эксперименты)
3.5.Фокусированные антенны для акустотермографии

3.5.1. Применение фокусируемых антенн для задач акустояркостной термометрии. Компьютерное моделирование
3.5.2. Эксперименты с акустотермографом с фокусированной
антенной
3.6.1. Корреляционная акустотермография с использованием фокусированной антенны

3.6.2. Экспериментальные исследования корреляционного акусторадиометра с фокусированной антенной
3.7. Локализация нагретых объектов с помощью частотного
разделения принимаемого сигнала
3.7.1. Теоретические предпосылки
3.7.2 Физический эксперимент по восстановлению монотонного профиля температуры, изменяющегося во времени
3.8. Результаты и выводы
ГЛАВА 4.
Исследование динамики акустояркостной температуры в модельных экспериментах и экспериментах in vivo
4.1. Лабораторные измерения температуры in vivo
4.2. Исследования временной динамики внутренней
температуры в модельном объекте методом акустотермометрии
4.3. Акустотермометрическое сопровождение лазерной гипертермии молочной и щитовидной желез
4.4.Измерение акустояркостной температуры при лазерной гипертермии злокачественных образований лабораторных животных
4.5. Результаты главы
ГЛАВА 5. Измерение коэффициентов поглощения при одностороннем доступе к объекту
5.1. Введение
5.2. Основные допущения и упрощенная модель
5.3. Измерение поглощения в широком диапазоне частот

5.4. Отражение от слоистой структуры
5.5. Отражение от неровной поверхности
5.6. О практической реализуемости предлагаемой методики
5.7. Заключение, результаты
ГЛАВА 6. Импульсная ультразвуковая спектроскопия газовых пузырьков в биологических тканях. Компьютерное моделирование
6.1.Введени е
6.2. Метод второй гармоники
6.3. Метод комбинационных частот
6.4. Спектроскопия пузырьков, основанная на генерации суб - и ультрагармоник. О механизме формирования суб - и ультрагармоник при импульсном воздействии
6.5. Зависимость параметров сигнала от внешнего статического давления..
6.6.1. Собственные колебания пузырька при импульсном воздействии. Компьютерное моделирование
6.6.2. Линейный метод спектроскопии газовых пузырьков на фоне нерезонансных рассеивателей на основе использования собственных колебаний пузырька
6.7. Перенос спектра собственных колебаний пузырька при двухчастотном зондировании
6.8. Выделение сигнала от газового пузырька при зондировании фазоманипулированными сигналами
6.9. Заключение, результаты
ГЛАВА 7. Лабораторные и натурные эксперименты по обнаружению и спектроскопии газовых пузырьков
7.1. Введение
7.2. Импульсно - доплеровская локация газовых пузырьков в кровотоке
7.3. Спектроскопия движущихся пузырьков на основе использования их резонансных свойств

пропускания 1 МГц. В работах В.И.ТТасечника регистраторами теплового акустического излучения служили: приемная антенна из пьезокерамики ЦТС-19 без согласующих слоев с центральной частотой 2 МГц и полосой пропускания - 0,7 МГц [59] и приемная антенна из пьезокерамики ЦТС-19 с двумя четвертьволновыми согласующими слоями (/ = 2 МГц, А/ = 1 МГц). Эта приемная антенна была изготовлена в ИПФ РАН.
В целом ряде работ были проведены модельные экспериментальные измерения теплового акустического излучения на образцах из пластилина, акрила, на образцах свиного сала [12,60].
В работах [61,62] было теоретически и экспериментально
рассмотрено влияние рассеяния на неоднородностях биотканей. Экспериментальные исследования влияния рассеяния на величину
акустояркостной температуры (в том числе и на биологических образцах) показали, что при малых градиентах температуры в исследуемой среде рассеяние дает малый вклад в акустояркостную температуру. Заметим, что это соответствует тому факту, что коэффициент рассеяния по
многочисленным измерениям в биологических тканях существенно меньше коэффициента поглощения [63].
В ряде работ проведены измерения теплового акустического излучения тела человека. В работах [31,63] были зарегистрированы изменения внутренней температуры при нагреве или охлаждении разных частей (бицепса, кисти, икроножной мышцы) тела человека.
В работах [32,63] авторам удалось восстановить профиль температуры кисти руки человека. В работе [64] было зарегистрировано повышение температуры бицепса и мышц предплечья после физической нагрузки. Это позволяет отслеживать процессы терморегуляции в живом организме. При регистрации теплового акустического излучения кисти руки человека, погружаемой в воду при различной температуре, было показано, что динамика акустояркостной температуры ладони зависит от температуры воды [32].