Измерение полей ультразвуковых медицинских преобразователей методами акустической голографии и оптической визуализации

• Автор: Смагин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Применение ультразвука в медицинской диагностике и терапии

Трудности, возникающие при характеризации ультразвуковых диагностических

источников
Методы исследования колебаний поверхности акустических преобразователей..8 Методы исследования пространственного распределения акустического поля

диагностических преобразователей

Теоретическое описание шлирен-метода

Влияние дискретизации временной задержки в диаграммо-формирующих устройствах ультразвуковых диагностических систем на структуру

акустического поля

Цели и задачи работы

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА НЕСТАЦИОНАРНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ГОЛОГРАФИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ КОЛЕБАНИЙ ПОВЕРХНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ
1.1. Теоретическое описание нестационарной акустической голографии для реконструкции распределения колебательной скорости на поверхности источников
1.2. Экспериментальное применение метода нестационарной акустической голографии для восстановления скорости на поверхности источников с различной конфигурацией
1.2.1. Экспериментальная установка и объекты исследования
1.2.2. Предварительное моделирование для оценки параметров эксперимента
1.2.3. Описание эксперимента и экспериментальные результаты
1.3. Выводы
ГЛАВА 2. ШЛИРЕН-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ, ИЗЛУЧАЕМЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ МЕГАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Экспериментальные результаты
2.2.1. Акустическое поле плоского одноэлементного преобразователя
2.2.2. Акустическое поле вогнутого одноэлементного источника
2.2.3. Исследование волн Лэмба, возникающих при возбуждении вогнутого
одноэлементного источника
2.2.4. Акустическое поле выпуклого многоэлементного диагностического датчика
2.2.5. Шлирен-визуализация акустических полей в непрерывном режиме
2.3. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ЗАДЕРЖКИ В ДИАГРАММО-ФОРМИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА КАЧЕСТВО ФОКУСИРОВКИ
3.1 Теоретическое описание модельного эксперимента
3.2 Результаты расчетов
3.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Применение ультразвука в медицинской диагностике и терапии
Термином «ультразвук» называют акустические волны, частота которых превышает значение 20 кГц. Сегодня ультразвук широко используется в науке, технике, медицине и даже в быту. В частности, одной из важнейших областей применения ультразвука является медицина. Здесь ультразвук используется для диагностики и терапии. Ультразвуковые поля, используемые в диагностике, являются достаточно слабыми, их интенсивности не превышают значения 0,5 Вт/см2. Первые успешные попытки применения ультразвука в медицине были предприняты в 1940-х гг.; однако систематическое использование ультразвука с целью диагностики началось лишь с середины 1960-х гг. [1]. В настоящее время около 20-25% всех клинических исследований, связанных с получением и анализом изображений внутренних органов, приходится на ультразвук. По количеству ежегодных продаж ультразвуковая медицинская техника уже перегнала рентгеновские приборы - предыдущего лидера в этой области.
Ультразвуковые методы диагностики в течение долгого времени основывались, прежде всего, на применении эхо-импульсного принципа, т.е. на использовании сигналов, приходящих из исследуемой области среды после ее облучения волновым пакетом [2, 3, 4, 5]. Однако объем данных в принимаемых аналоговых сигналах настолько велик, что до недавнего времени удавалось использовать лишь малую часть заключенной в них информации за счет применения самых простых методов цифровой обработки сигналов [6].
В то же время, за относительно короткий промежуток времени ультразвуковая диагностика прошла путь от одномерной эхографии, дававшей весьма небольшой объем информации, до сложного сканирования в режиме реального времени, позволяющего добиться визуализации не только органов и систем, но и их структурных элементов. Применение эффекта Доплера позволяет исследовать движущиеся структуры, в частности кровоток, при этом вид и состав получаемой информации может быть довольно сложным, как, например, в диагностических аппаратах с цветным доплеровским картированием.

частоте 3,5 МГц); это ограничение свойственно всем методам данного типа при расчете колебаний с удаленной поверхности. Метод был успешно применен для изучения поверхностных волн, для визуализации пространственной структуры многоэлементных излучателей, используемых в медицинской диагностике. Было установлено, что восстановление колебательной скорости возможно для многоэлементных преобразователей с характерными размерами элемента, сравнимыми с длиной волны излучения в воде и частотами излучения мегагерцового диапазона. Метод предоставляет информацию, позволяющую предсказывать истинную пространственно-временную структуру акустических полей диагностических источников.