Статья

Название статьи ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ СЕЧЕНИЙ БИООБЪЕКТА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ТКАНЕВОЙ ГАРМОНИКИ ПРОШЕДШЕЙ ВОЛНЫ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
Автор В. В. Гривцов
Рубрика РАЗДЕЛ II. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ В МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
Месяц, год 06, 2018
Индекс УДК 534.7
DOI
Аннотация Излагаются общие сведения о методе двумерной ультразвуковой томографии на основе измерения амплитудных характеристик второй тканевой гармоники прошедшей волны. При визуализации в ультразвуковой томографии объект представляется как набор тонких срезов изображения поперечных сечений биообъекта. Изображение получают по данным о распределении нелинейного параметра в биоткани вдоль большого числа направлений, лежащих в плоскости данного сечения. Представлен алгоритм получения проекций амплитуд колебательных скоростей второй гармоники акустической волны, прошедшей через неоднородную биологическую среду. На основании уравнения для простой волны, лежащей в основе построения алгоритма, описывается образование тканевой гармоники, возникающей за счет нелинейных эффектов в биологических тканях, рассчитывается распределение нелинейного параметра в биоткани. Представлены схемы сканирования, при которых излучатель и приемник находятся в плоскости сечения, изображение которого требуется получить. Основным математическим инструментом построения изображения в ультразвуковой томографии являлся аппарат обращения преобразования Радона. Исследования выполнялись для аналитического метода топографической реконструкции, в которых задача визуализации сводится к решению системы линейных уравнений.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нелинейный параметр; ультразвуковая томография; вторая гармоника; визуализация, биоткань.
Библиографический список 1. Буров В.А., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Восстановление пространственных распределений скорости звука и поглощения в фантомах мягких биотканей по экспериментальным данным ультразвукового томографирования. Акустический журнал. – 2015. – Т. 61, № 2. – С. 254-273.
2. Gong X.F., Yan Y.S., Zhang D., Wang H.L. The study of acoustic nonlinearity parameter tomography in reflection mode // Acoustical Imaging. – 2003. – Vol. 27.
3. Береза С.А., Буров В.А., Евтухов С.Н. Модельные эксперименты по акустической томографии нелинейного параметра // Акустический журнал. – 2008. – T. 54, № 4. – C. 522-534.
4. Вареникова А.Ю. Применение динамической характеристики нелинейного взаимодействия акустических волн для визуализации биотканей // Сб. материалов Двадцать второй Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-22. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. – C. 330-331.
5. Chernov N.N., Zagray N.P., Laguta M.V., Varenikova A.Yu. Method for determining the size of the inhomogeneity localization region based on the analysis of the secondary wave field of the second harmonic // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – 1015 (3). – 032081.
6. Буров B.A., Крюков P. В., Румянцева О.Ж., Шмелев А.А. Проблемы использования нелинейных коллинеарных процессов в акустической томографии третьего порядка // Акустический журнал. – 2012. – Т. 58, № 1. – C. 57-79.
7. Буров В.А., Шмелев А.А., Зотов Д.И. Прототип томографической системы, использующей акустические нелинейные эффекты третьего порядка // Акустический журнал.
– 2013. – Т. 59, №°1. – C. 31-51.
8. Burov V.A., Shmelev A.A.у Rumyantseva О.D. Numerical and physical modeling of tomography process based on third-order nonlinear acoustical effects // Acoustical Imaging. Eds. Andre M.P., Jones J.P., Lee H., Dordrecht, Heidelberg. London, New York: Springer Sciences Business Media B.V., 2011. – Vol. 30. – P. 379-38.
9. Kim D.Y., Lee J.S., Kwon S.J., Song T.K. Ultrasound second harmonic imaging with a weighted chirp signal // IEEE Ultrasonics symposium. – 2001. – P. 1477-1480.
10. Лагута М.В., Гривцов В.В. Использование динамических характеристик акустической волны для целей визуализации внутренних структур биотканей // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 8 (193). – С. 70-77.
11. Заграй Н.П. Нелинейные взаимодействия в слоистых и неоднородных средах: монография. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. – 433 с.
12. Чернов Н.Н, Михралиева А.И, Заграй Н.П., Аль-Саман А.Х. Определение упругих свойств биологических слоистых сред на основе нелинейного взаимодействия акустических волн // Инженерный вестник Дона. – 2016. – № 3. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n3y2016/3735.
13. Fatemi M., Greenleaf J.F. Real-time assessment of the parameter of nonlinearity in tissue using «nonlinear shadowing» // Ultrasound in Med. & Biol. – 1996. – Vol. 22, No. 9. – P. 1215-1228.
14. Gemmeke H., Ruiter N.V. 3D ultrasound computer tomography for medical imaging // Science Direct. Nuclear instruments and methods in physics research. – 2007. – P. 1057-1065.
15. Zhang D., Chen X., Gong X. Acoustic nonlinearity parameter, tomography for biological tissues via parametric array from a circular piston source. Theoretical analysis and computer simulations // J. Acoust. Soc. Amer. – 2001. – Vol. 109, No. 3. – P. 1219-1225.
16. Терещенко С.А. Методы вычислительной томографии. – М.: Физматлит, 2004. – 320 с.
17. Хелгасон С. Преобразование Радона. – М.: Мир, 1983. – 150 с.
18. Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям: основы реконструктивной томографии. – М.: Мир, 1983. – 352 с.
19. Shepp L.A., Logan B.F. The Fourier reconstruction of a head section // IEEE Trans. Nuc. Sci.
– 1974. – Vol. 21. – P. 21-43.
20. Лаврентьев М.М., Зеркаль С.М., Трофимов О.Е. Численное моделирование в томографии и условно-корректные задачи. – Новосибирск: Изд-во ИДМИ НГУ, 1999. – 171 с.

Comments are closed.