Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии

• Автор: Новиков, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 382 с. : ил.

Оглавление

Список принятых сокращений

Введение

ГЛАВА 1. Анализ существующих УЗМА для терапии

и хирургии и методов их проектирования

1.1. Ультразвуковые аппараты для хирургии и терапии

1.1.1. Ультразвуковые аппараты для соединения,

разделения и обработки биологических тканей

1.1.2. Офтальмологические аппараты низкочастотного

ультразвука
1.1.3. Стоматологические аппараты низкочастотного
ультразвука
1.1.4. Нейрохирургические ультразвуковые аспираторы
1.1.5. Ультразвуковые аппараты для удаления избыточной
жировой клетчатки
1.2. Структурный анализ ультразвуковых медицинских аппаратов
1.2.1. Электрическая часть УЗМА
1.2.2. Электроакустическая часть УЗМА
1.2.3. Акустическая часть УЗМА и технологическая нагрузка
1.3. Особенности аппаратного синтеза УЗМА при использовании пьезокерамических излучателей в терапии и хирургии
1.4. Биотехнический подход к созданию новых УЗМА для
конкретных видов воздействий на биоткани
1.5. Выводы
Г ЛАВА 2. Разработка научных основ проектирования
ультразвуковых медицинских аппаратов использующих
пьезокерамические излучатели

2.1 .Методологические основы проектирования УЗМА
2.1.1. Техническое задание на проектирование
нового объекта техники
2.1.2. Исходные данные для проектирования
2.1.3. Анализ основных технологических факторов, влияющих
на процесс проектирования УЗМА
2.2. Теория электроакустического изоморфизма как база
комплексной оценки и аппаратного синтеза
2.2.1. Вывод эквивалентной схемы волновода
2.2.1.1. Продольные колебания
2.2.1.2. Изгибные колебания
2.2.1.3. Крутильные колебания
2.2.1.4. Электроакустический изоморфизм
2.2.1.5. Выводы
2.2.2 Вывод эквивалентной схемы пьезоизлучателя из
основных уравнений электроакустического преобразования
2.2.3. Определение фактора электроакустического
изоморфизма
2.2.4. Входной ток пьезокерамического излучателя как
основной информационный показатель
2.3. Анализ технологических видов нагрузки и их
эквивалентные схемы
2.3.1. Биологическое действие ультразвука как основа его применения в хирургии и терапии
2.3.2. Нагрузка на твердые среды
2.3.2.1 .Работа на костный цемент (ПММА)
2.3.2.2.Нагрузка при работе на костную ткань
2.3.3. Нагрузка на жидкие и жидкоподобные среды

2.3.4. Работа в иммерсионном режиме
2.3.5. Работа в тонком слое
2.4. Синтез общей эквивалентной схемы электроакустической
части УЗМА на основе электроакустического изоморфизма
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. Теоретико-экспериментальные исследования
эффективности функционирования аппарата на базе
полученных эквивалентных схем
3.1. Влияние условий выполнения технологии
на основные параметры импеданса нагрузки
3.2. Оценка влияния электроакустических параметров ультразвукового пьезоэлектрического излучателя
продольного типа на его основные частотные характеристики
3.3. Симметрирование амплитудно-частотных
характеристик пьезоэлектрического излучателя
3.4.Способы увеличения нагрузочной способности
ультразвукового пьезоэлектрического излучателя
3.5.Определение предельной кинетической мощности
ультразвукового пьезоэлектрического излучателя
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. Принципы построения и методы проектирования
генераторных систем в УЗМА
4.1. Особенности работы тиристорных мостовых и полумостовых схем на широкодиапазонную резонансную
нагрузку
4.2. Транзисторные схемы с независимым возбуждением и автогенераторные работающие на высокодобротную
частотно-зависимую и широкодиапазонную нагрузку

Нахождение минимума функции (1.1) и является задачей частной математической оптимизации геометрии волноводной системы из условия
Задача решается с использованием моделей комбинированных волноводов с заданными диапазонами варьирования геометрических параметров и физических свойств.
Как указывалось выше, волновод-инструмент в процессе работы активно взаимодействует с технологической нагрузкой (в медицинских применениях это, чаще всего, биоткань). Любое касание волноводом - инструментом биоткани приводит к возникновению колебаний в этой ткани. Для получения точных результатов при расчете волноводно-акустического тракта в этом случае необходимо произвести расчет и участка биообъекта, совершающего навязанные этому участку ультразвуковые колебания. Поскольку нельзя провести точную грань между колеблющимися и покоящимися участками биоткани идут на некоторые упрощения, заменяя сложную механическую реакцию части биообъекта набором достаточно простых элементов -сосредоточенной у рабочего торца волновода-инструмента массой, безинерционной пружиной и вязким демпфером. Однако переход к такой расчетной схеме требует решения вопроса о том, каковы же значения параметров, характеризующих эти элементы. Ответ на этот вопрос, как правило, могут дать лишь эксперименты, причем проведенные в соответствующих конкретных условиях.
1.3. Особенности аппаратного синтеза УЗМА при использовании пьезокерамических излучателей в терапии и хирургии.
Для эффективной реализации отмеченных преимуществ пьезокерамических излучателей и в значительной степени сглаживания (либо, наоборот, использования) их недостатков необходимы новые аппаратные