Пассивная акустическая термотомография биологических объектов

• Автор: Аносов, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 296 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Характеристики теплового акустического излучения

1.2. Акустотермометры и измерение теплового акустического излучения

1.3. Пороговая чувствительность акустотермометров

1.4. Исследования корреляционного приема теплового акустического из

лучения

1.5. Восстановление внутренней температу ры биологических объектов

1.6. Определение акустических параметров биосистем с помощью пассив

ного ультразвукового резонаторного метода

1.7. Обсуждение и постановка задач исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ОПТИ
МАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ АКУСТОТЕРМОМЕТРА
2.1. Пороговая чувствительность акустотермометров различных типов
2.2. Экспериментальный способ оценки пороговой чувствительности аку
стотермометра
2.3. Пространственная разрешающая способность акустотермометров в
поперечном направлении
2.4. Оптимальные характеристики одноканальных акустотермометров. Ре
гистрация акустояркостной температуры бицепса человека после УВЧ нагрева
Глава 3. ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК БИООБЪЕКТОВ ПО ИХ СОБ
СТВЕННОМУ ТЕПЛОВОМУ АКУСТИЧЕСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ 3.1. Измерение теплового акустического излучения из кисти руки человека
3.2. Применение теплового акустического излучения в задачах молеку
лярной биофизики
3.3. Обсуждение
Глава 4. ШУМЫ МОДЕЛЬНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН В СО
СТОЯНИИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА
Глава 5. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ПРИЕМ ТЕПЛОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
Глава 6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ГЛУБИННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО ИХ СОБСТВЕННОМУ ТЕПЛОВОМУ АКУСТИЧЕСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ 6.1. Обратные задачи акустотермографии
6.2. Одномерная обратная задача акустотермографии
6.3. Двумерная обратная задача акустотермографии
6.4. Обсуждение
Глава 7. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПАССИВНОГО АКУ
СТИЧЕСКОГО ТЕРМОТОМОГРАФА
7.1. Исследование возможной точности восстановления пространственного
распределения внутренней температуры биологических объектов 7.2. Пассивный акустический термотомограф, учитывающий теплофи
зическис свойства среды
7.3. Обсуждение
Глава 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТИ ПАС
СИВНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ТЕРМОТОМОГРАФИИ
8.1. Восстановление двумерного распределения внутренней температуры
модельного объекта методом пассивной акустической термотомографии 8.2. Экспериментальное опробование пассивной акустической термо
томографии кисти руки человека
8.3. Обсуждение
Результаты и выводы
Заключение
Список литературы


При этом пока не рассчитаны и коррелированные сигналы, принимаемые конкретными преобразователями с учетом их аппаратных функций. Коррелированный сигнал можно измерить с помощью двух ПП, на выходе которых устанавливают перемножите ль. Это дает возможность получить произведение давлений р и В 1. Проводимые при этом измерения в каждом канале АТ являются независимыми. В то же время по аналогии с радиолокацией в работе Р. Хессемера и др. США, г. В ряде более поздних работ разных авторов ,, 1, 3 эта идея получила дальнейшее развитие. В данных работах теоретически обсуждали возможность регистрации корреляционной функции второго порядка теплового акустического излучения парами датчиков. При этом предлагали использовать полученные данные для восстановления внутренней температуры. С этой же целью также обсуждали возможность использовать корреляционный момент четвертого порядка , 1, 3. В г. Ю.Н. Барабаненковым и В. И Пасечником была предложена волновая статистическая теория теплового акустического излучения, построенная в рамках модели гидродинамических флуктуаций 9. Было выведено волновое стохастическое уравнение для флуктуаций давления со сторонними случайными механическими силами, рассчитаны с учетом аппаратных функций регистрирующего устройства тепловые флуктуации давления в безграничной среде и в акустическом резонаторе. На основе модели гидродинамических флуктуаций в работе рассмотрена корреляционная функция второго порядка флуктуаций давления теплового акустического излучения в жидкой поглощающей среде и рассчитан сигнал, измеряемый двухэлементным интерферометром, состоящим из двух пьезопреобразователей. Оценки сделаны для излучения из зоны Фраунгофера, область перекрытия аппаратных функций определяется из геометрических соображений без учета дифракционной расходимости. Проанализировано, как зависит степень когерентности флуктуаций давления от глубины погружения области перекрытия аппаратных функций пьезопреобразователей в исследуемую среду. Отметим, что анализ полученных результатов положен в основу предложения использовать корреляционный прием для восстановления пространственного распределения коэффициента поглощения в исследуемом объекте . В расчетах предполагали измерять звуковые давления р и р2 двумя пьезопреобразователями с пересекающимися аппаратными функциями. При этом коррелированный сигнал среднее значение произведения звуковых давлений р1р2 поступает из небольшой области с центром в точке пересечения акустических осей приемников, а тепловое излучение из остального объекта не коррелированно. Величина рхР2 пропорциональна произведению абсолютной температуры и коэффициента поглощения в области около центра пересечения акустических осей. Температуру тела человека можно считать постоянной величиной, равной примерно 0 К, что дает возможность определить величину коэффициента поглощения. Перемещая пару ПП относительно исследуемого тела, например, погружая точку пересечения акустических осей на разную глубину, можно получить данные для восстановления распределения коэффициента поглощения в объекте. Рассматривая современный уровень исследовании по аналогичным проблемам в смежных с акустикой областях, отметим, что теоретические исследования корреляционных свойств теплового излучения проведены для электромагнитного излучения ,0. В работе была рассчитана пространственновременная корреляционная функция излучения абсолютно черного тела, а в работе 0 изучен прием с помощью антенн теплового электромаг нитного излучения в однородной среде. Хотя теория корреляционных свойств теплового электромагнитного излучения достаточно хорошо разработана, но тепловое акустическое излучение по физике явления существенно отличается от электромагнитного. Отметим наиболее существенные отличия измерений теплового акустического излучения от регистрации шумового электромагнитного излучения, проводимого, например, в радиоастрономии 0. В радиоастрономии измеряют шумовое излучение от нагретых источников, расположенных в среде с абсолютной термодинамической температурой, близкой к нулю.