Исследование прохождения ультразвукового пучка через слоистую структуру биоткани с целью повышения точности наведения локального воздействия фокусированным ультразвуком

• Автор: Леонова, Антонина Валерьевна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКА В НЕИНВАЗИВНОЙ ХИРУРГИИ

1.1. Взаимодействие фокусированного ультразвука с биотканями

1.2. Применение высокоинтенсивного фокусированного ультразвука в хирургии

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПУЧКА ЧЕРЕЗ СЛОИСТУЮ СТРУКТУРУ БИОТКАНИ
2.1. Прохождение ультразвукового луча через слой биоткани в рамках лучевой акустики

2.2. Теоретическая модель распространения акустического поля в слое биоткани

2.3. Численное моделирование распространения акустического поля в слое биоткани

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКАЖЕНИЯ ФОРМЫ ФОКАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПУЧКА ЧЕРЕЗ СЛОИСТУЮ СТРУКТУРУ БИОТКАНИ
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОХОЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПУЧКА ЧЕРЕЗ СЛОИСТУЮ СТРУКТУРУ БИОТКАНИ
4.1. Задача экспериментального исследования

4.2 Общие критерии моделирования при акустических измерениях в медицинских целях
4.3. Экспериментальная установка
4.4. Методика и технологическая схема проведения экспериментальных исследований
4.5. Оценка погрешностей экспериментальных исследований
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПУЧКА ЧЕРЕЗ СЛОИСТУЮ СТРУКТУРУ БИОТКАНИ
5.1. Исследование влияния слоистой структуры биоткани на точность определения размеров и координат внутритканевых новообразований.
5.2. Исследование изменения размера и формы фокальной области при прохождении ультразвукового пучка через слои биотканей.
5.3.Исследование прохождения ультразвукового пучка через систему вода - биоткань
5.4. Исследование изменения амплитуды звукового давления при прохождении ультразвукового пучка через слоистую структуру биоткани
ГЛАВА 6. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ НАВЕДЕНИЯ ЛОКАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ФОКУСИРОВАННЫМ УЛЬТРАЗВУКОМ НА БИОТКАНИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

: ВВЕДЕНИЕ

Современная ультразвуковая техника успешно применяется для, исследования макроструктуры органов и тканей, их визуализации [1-3].
| Широкое применение ультразвук нашел в терапии и хирургии, в
I исследованиях различного рода взаимодействий ультразвука, с биотканями [

- 10]. Дальнейшему развитию таких исследований в значительной мере способствует изучение акустических параметров (скорость распространения звука, коэффициенты поглощения и отражения, акустическое сопротивление, нелинейные параметры) биологических жидкостей и тканей [1, 3].

) Особенности распространения и взаимодействия^ ультразвуковых волн в
тканях являются важным фактором применения ультразвука в- медицинских

целях. Ультразвуковые волны можно ориентировать в определенном направлении, концентрируя их в узкий пучок. Применяя технику фокусирования, удается концентрировать ультразвуковую энергию в | локальной области и на любой глубине озвучиваемого объема в направлении
г; распространения ультразвуковых волн. Этот метод лег в', основу

* ультразвуковой хирургии [1, 4, 5] и литотрипсии, позволяющих проводить

лечение целого ряда болезней: мочекаменная болезнь; болезнь Пейрони; камни желчного пузыря и желчных протоков; камни протока поджелудочной

*' железы; камни слюнных желез; болевого синдрома, связанного с отложением

* солей и воспалением фасций и связок в области стопы и различных суставов;

ложных суставов и длительно срастающихся переломов, трубчатых костей; заболеваний опорно-двигательного аппарата - пяточной шпоре,
I подошвенном бурсите и фасците, ахиллодинии; стиллоидите и

эпикондиллите в лучезапястном суставе; «теннисном» локте; плече-

*__________лопаточной периартропатии в плечевом суставе: при „болевом—синдроме,
связки надколенника; подвертельном миотендинозе тазобедренного сустава и
' другие [1-5]. К настоящему времени развиваются разнообразные методы

; воздействия высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком на

Для определения амплитуды волны в точке S слоя биоткани построим луч OT‘Q, (рисунок 2.3.) лежащей в плоскости OTS и падающий на границу под углом i9 + dd, где dd мало.
Рисунок 2.3. Определение амплитуды в слое биоткани в точке S
Рассмотрим теперь все лучи, заключенные между поверхностями, образованными вращением лучей OTS и OT’Q вокруг оси z. Энергия, которую несут эти лучи, частично отражается, частично проходит в слой биоткани и распространяется там между TS и T’Q. Пусть амплитуда волны в точке Т в слое биоткани будет А (Т). Для определения А (S) - отрезка SQ, который перпендикулярен к TQ в S - необходимо установить зависимость между длиной отрезка SQ, который перпендикулярен к TQ в S и длиной отрезка TQ’, который перпендикулярен вращением Q’T’ и QS, одинаков. Следовательно, отношение амплитуд волны в точках Т и S равно корню квадратному из обратного отношения площадей колец. Площадь кольца, образованного вращением Q’T равна 2к{СТj(QT') ~ 2n(CT)(QT% площадь же кольца, образованного вращением SQ, будет 2nr(SQ).
Следовательно [27],