Зразок роботи
Медицина і медична техніка переживають складний період свого існування, як у розвитку сучасного обладнання, так і в забезпеченні їх наукових і лікувально-профілактичних установ. Впровадження сучасних методів діагностики, і в першу чергу ультразвукових методів, дозволяє багато в чому полегшити діагностику та лікування захворювань серця, судин, внутрішніх органів і ендокринних залоз.
Останнім часом активно розробляються різні способи візуалізації зсувних пружних характеристик біологічних м'яких тканин – так звані способи еластографії, які доповнюють традиційні методи візуалізації (ультразвукові, рентгенівські і ін.) і вважаються перспективними для медичної діагностики патологій тканин. Ці методи грунтуються на створенні в тканинах зсувних деформацій і на їх дистанційному вимірюванні тим чи іншим чином. Дослідження в цьому напрямку проводяться як на фантомах, так і на людських зразках тканин. Для створення зсувів використовуються різні джерела, наприклад, низькочастотні пульсації, створювані серцем і судинами, і достатньо високочастотні зсувні хвилі, які випромінюються взаємодіючими ультразвуковими пучками або одним фокусованим ультразвуковим пучком за рахунок радіаційного тиску. Найчастіше використовується створення вимушених деформацій в глибині тканин (хвильових або квазістатичних) за допомогою поверхневого джерела. Вид еластографії, при якій використовуються вібраційні деформації з поверхні і їх ультразвукова доплерівська візуалізація, отримав назву "соноеластографіі". Найчастіше для візуалізації пружних параметрів тканин використовуються методи, основані на кореляційній обробці ехографічних зображень тканин, що деформуються. Цей спосіб візуалізації виявився придатним для деформацій середовища будь-якої природи і відповідний йому вид еластографії тепер називається просто еластографія.
Різновид еластографії, пов'язаний з візуалізацією зсувних хвиль в тканинах, порушуваних силою акустичного тиску ультразвукового пучка, отримав назву "Shear Wave Elasticity Imaging (SWEI)". Порівняно недавно цей напрямок еластографії отримав новий імпульс розвитку в зв'язку з пропозицією таких її модифікацій як "Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Imaging" і "Supersonic Sear Imaging (SSI)". Різновид еластографії, оснований на порушенні в тканинах зсувних хвиль за рахунок взаємодії ультразвукових пучків, називається "Vibro-Acustography". Розробляються і інші різновиди еластографії, наприклад, новий напрямок – "Passive Elastography", де взагалі не використовується спеціальне створення зсувів, а використовуються завжди присутні в живому організмі фізіологічні шумові вібрації.
Тенденцією останніх років є просування досліджень від експериментів на фантомах і виділених зразках тканин до досліджень в умовах живого організму, до медичних застосувань і до розробки комерційних серійних приладів для еластографії. Тривають також і розробки нових варіантів реалізації еластографії, а також вдосконалення алгоритмів обробки сигналів в уже відомих її різновидах. На даний час еластографія найбільше використовується для діагностики щитовидної залози, органів травлення. Однак виникає необхідність контролю стану кровоносних судин, діагностика яких еластографічними методами затруднена в силу постійного руху крові, пульсацій кров’яного тиску і складності отримати пружну зсувну хвилю, яка б не залежала від швидкості кровотоку. Тому дана робота присвячена розробленню удосконаленого методу еластографії.
При цьому об’єктом дослідження є різні види кровоносних судини людського організму – артерії, вени, капіляри. Предметом дослідження є атеросклеротичні зміни, варикозні розширеня, наявность аневризм, тромбів, пошкоджень у судинах.
Методи дослідження : математичний опис теорії пружності твердих тіл та теорії гідродинаміки рухомих рідин.
Наукова новизна даної роботи полягає у наступному:
1. Вперше проведено класифікацію кровоносних судин за їх пружними властивостями.
2. Проведено диференціацію різних методів еластографії за критеріями кількості та якості інформативних параметрів і достовірності контролю стану
різних видів судин.
3. Вперше на основі поєднання теорії пружності твердих тіл та гідродинамічних і електричних моделей руху крові по судинах різних видів теоретично обґрунтовано можливість контролю стану та діагностики кровоносних судин ультразвуковою еластографією.
4. Запропоновано метод генерації зсувних хвиль за рахунок акустичного тиску, створюваного ультразвуковим пучком.
Практична цінність роботи визначається наступними положеннями:
1. Розроблена структурна схема пристрою для контролю стану кровоносних судин нижніх кінцівок еластографічним методом з використанням зсувних хвиль, створюваних радіаційним тиском.
2. Проведено метрологічний аналіз розробленого удосконаленого методу, який підтвердив високу достовірність контролю.
Магістр