Акустояркостная термометрия биологических и биоподобных сред

• Автор: Кротов, Евгений Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 164 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава Е МНОГОКАНАЛЬНАЯ АКУ СТ ОЯРКОСТ11АЯ

ТЕРМОМЕТРИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

ЕЕ Введение
Е2.Многоканальтный акустояркостный термотомограф с механическим угловым сканированием

ЕЗ. APT алгоритм для восстановления профиля температур биологических объектов

Е4. Картирование поля внутренних температур биологических сред многоканальным акустояркостным термотомографом

Е5. Измерения акустояркостной температуры in vivo

1.6 Результаты и выводы

Глава 2. ПРИМЕНЕНИЕ ФОКУСИРУЮЩИХ АНТЕНН ДЛЯ ЗАДАЧ АКУСТОЯРКОСТ1ЮЙ ТЕРМОМЕТРИИ
2.Е Введение •
2.2. Локализация нагретых источников с помощью акустояркостного термотомографа с фокусирующей антенной работающем в компенсационном и корреляционном режиме
приема
2.3. Основные узлы акустояркостного термотомографа с фокусирующей антенной
2.4. Локализация малых нагретых объектов акустояркостным термотомографом с фокусирующей антенной
2.5. Результаты и выводы
Глава 3. КОНТРОЛЬ ВНУТРЕННЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МЯГКИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕ1 ЛЕЯ
3.1. Введение
3.2. Импульсно периодический режим воздействия лазерного излучения
3.3. Контроль температуры при воздействии непрерывного лазерного излучения
3.4. Результаты ивы воды 13
Глава 4. ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЯГКИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТК AI1ЕЙ

4.1. Введение
4.2. Измерение температуропроводности мягких биологических тканей
4.3. Измерение акустического поглощения мягких биологических тканей
4.4. Измерение оптического поглощения мягких биологических тканей
4.5. Результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Развитее современной медицины предполагает разработку более совершенных методов оценки состояния человеческого организма. Важную информацию о патологиях внутри биологических тканей несет в себе пространственное распределение температуры. Исследование распределения внутренней температуры биологических объектов имеет важное значение, не только для создания методов диагностики различных заболеваний, но и для понимания физиологических процессов, происходящих в организме, в том числе при воздействии на него различных факторов. Информация о температуре исследуемого органа облегчает раннюю диагностику при
* различных патологиях. Например, исследование температурного распределения при глюкозном тесте может дать информацию о наличии локальных патологических изменений организма [1.1].
Для исследования распределения (картирования) глубинной температуры желательно использовать неинвазивные методы, особое место среди которых, принадлежит пассивным методам, основанным на регистрации собственных тепловых излучений организма человека [1.2]. В то же время совершенных методов, дающих надежную и достоверную информацию о распределении внутренней температуры с высоким пространственным разрешением, пока не существует.
Известные неинвазивные методы, такие, как пассивная микроволновая
* радиометрия [1.3], ядерный магнитный резонанс [1.4, 1.5] и температурный мониторинг с помощью активных ультразвуковых методов [1.6] обладают рядом недостатков. Ограничением первого метода является слабое пространственное разрешение. Второй и третий методы требуют калибровки по температуре, которую необходимо производить на каждом конкретном пациенте.
Одним из наиболее перспективных методов исследования температурных полей внутри биологических объектов является акустояркостная (АЯ) Термометрия, которая в последние годы оформилась как исследовательское направление и развивается сравнительно быстрыми темпами. АЯ Термометрия основана на регистрации акустического излучения, порождаемого тепловым движением атомов и молекул среды[1.7-1.9].

% по сравнению с лавсановой пленкой обладает полистирол с толщиной слоя <0.3 мм,
но технологичеки использовать слой такой толщины в качестве звукопрозрачного окна достаточно сложно из за механических свойств последнего. В результате материалом для звукопрозрачного окна в приборе была выбрана лавсановая пленка.
Далее описаны эксперименты с различными иммерсионными жидкостями. В качестве иммерсионной жидкости выбирались масло, вода и этиленгликоль. Характеристики воды и этиленгликоля приведены в таблице 1.2.1. Было установлено, что чувствительность акустотермографа при использовании этиленгликоля несколько выше, чем при использовании воды или масла. Выбор этиленгликоля не случаен. Это вещество обладает сравнительно малым затуханием ^ по сравнению с остальными веществами и импедансом близким к воде. Кроме того,
этиленгликоль, в отличие от воды, не вызывает коррозию механических частей механизма передачи[2.8].
Вещество Плотность Скорость звука Импеданс
Вода 0.998 1498 1.
Этиленгликоль 1.113 1.658 1.
Таблица 1.2.1.
Акустические свойства воды и этиленгликоля.
Прямые измерения чувствительности проводились с помощью измерения отклика акустотермометра по измерению акустояркостной температуры масла, нагретого до различных температур. Для этого следует учесть линейную зависимость р2 отТ:
р2 *пТ (1.2.6.)
где п-коэффициент пропорциональности.
Отсюда
р1-р1~п{Т2-Тх) (1.2.7.)

8р я п8Т (1.2.8.)