Пат «ат науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань» сучасні прилади та технології ультразвукової медичної діагностики



Скачати 287.66 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації23.10.2016
Розмір287.66 Kb.
  1   2   3

Державне космічне агентство України



ПАТ «АТ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ РАДІОТЕХНІЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ»

СУЧАСНІ ПРИЛАДИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ МЕДИЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ

1. БАРАННИК Євген Олександрович - доктор фізико-математичних наук, професор Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна.

2. БОЙЧЕНКО Юрій Петрович - провідний інженер «Радмір» ДП ПАТ «АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань» .

3. ВОЛОХОВ Юрій Володимирович - провідний інженер «Радмір» ДП ПАТ «АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань».

4. КОЛОБКОВ Олег Вадимович – директор департаменту космічної виробничої інфраструктури та кооперації Державного космічного агентства України.

5. ЛІНСЬКА Ганна Володимирівна - науковий співробітник ДП Інститут неврології, психіатрії і наркології АМН України.

6. ЛІНСЬКИЙ Ігор Володимирович - доктор медичних наук, завідувач відділом ДП Інститут неврології, психіатрії і наркології АМН України

7. ЛИТВИНЕНКО Сергій Вікторович - кандидат технічних наук, директор «Радмір» ДП ПАТ «АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань».

8. МАРУСЕНКО Анатолій Іларіонович - кандидат технічних наук, головний конструктор за напрямком, заступник директора з наукової роботи «Радмір» ДП ПАТ «АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань»

9. ПУПЧЕНКО Віктор Іванович - начальник сектору «Радмір» ДП ПАТ «АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань»


реферат
Харків – 2012
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Розробка, створення, серійне виробництво та впровадження у клінічну практику сучасних ультразвукових (УЗ) діагностичних комплексів, що знаходять своє застосування в усіх галузях системи охорони здоров’я, має велике практичне і соціально-економічне значення. Створенням такого обладнання займаються усі без виключення відомі розробники сучасного наукоємного радіотехнічного обладнання, такі як General Electrics, Siemens, Toshiba, Philips тощо. Над розробкою таких систем працює також велика кількість невеликих інноваційних фірм, які намагаються втілити у реальність свої винаходи та результати попередніх наукових досліджень. В результаті сучасний ринок медичного обладнання, і, зокрема, ринок УЗ діагностичних комплексів, є одним з найбільших і найбільш конкурентних у світі.

Заміщення коштовної медичної техніки закордонного виробництва є надзвичайно актуальним для медичних закладів. Ринкова ціна розроблених УЗ вітчизняних діагностичних комплексів суттєво нижча за ціну закордонних аналогів того ж класу не поступаючись, в той же час, якістю та повнотою функціональних можливостей. Впровадження високоякісних вітчизняних УЗ приладів сприяє зниженню ціни медичної техніки закордонного виробництва внаслідок конкуренції на внутрішньому ринку. Створення таких наукоємних систем є актуальним і з точки зору конкурентоспроможності на зовнішньому ринку, оскільки відкриває можливості для додаткових валютних надходжень завдяки експорту продукції. Нарешті, однією з найважливіших є проблема підвищення якості медичного обслуговування населення України завдяки поліпшенню якості діагностики і підвищення ефективності лікування.

Внаслідок високої конкуренції розробка УЗ діагностичного обладнання неможлива без великого обсягу актуальних з наукової точки зору досліджень, які включають в себе аналіз сучасних досягнень акустики, відповідні експериментальні і теоретичні дослідження, комп’ютерне моделювання фізичних процесів тощо. Вивчені за останній час фізичні механізми взаємодії УЗ стали основою великої кількості діагностичних методів. Встановлений, зокрема, великий внесок нелінійних механізмів у появу сили радіаційного тиску. На цій основі інтенсивно розвивається новий метод УЗ еластографії тканин за допомогою сили радіаційного тиску. Для його реалізації та подальшого вдосконалення актуальним є детальне вивчення властивостей нелінійної взаємодії і характеристик зсувних деформацій, що виникають під дією сил радіаційного тиску. Широке практичне застосування має також використання нелінійних гармонік випромінювання для УЗ діагностики.

Аналогічна проблема детального вивчення особливостей формування УЗ і допплерівського відгуку біологічних об’єктів та коректного опису їх спектральних властивостей лежить в основі підвищення якості всіх допплерівських методів, що широко застосовуються у медичній діагностиці. До них відноситься, зокрема, і допплерівська реєстрація зсувних хвиль, що виникають при застосуванні найбільш сучасних методів УЗ еластографії.

У більш широкому плані із цим пов’язана проблема оптимізації обробки сигналів УЗ та допплерівського відгуку з урахуванням фізичних механізмів їх формування, апаратних шумів, спекл-шумів, перешкод тощо. Тут для досягнення результату необхідна розробка алгоритмів цифрової обробки сигналів, що спирається на випадковий характер відгуку в біологічних об’єктах і дозволяє застосовувати методи оптимального синтезу сигналів, адаптивної фільтрації і т.д.. Це відноситься не тільки до алгоритмів обробки первинних сигналів, але й алгоритмів вилучення діагностичної інформації, що стосується структури біологічних об’єктів та параметрів їх руху.

Мета та завдання розробки. Метою даної роботи є створення сучасних наукоємних УЗ діагностичних приладів, що здатні замістити закордонну техніку в усіх цінових сегментах ринку, знизити її ціну на внутрішньому ринку, конкурувати на зовнішньому з кращими світовими аналогами, а також підвищити якість медичного обслуговування населення України.

Для досягнення мети вирішувалися наступні задачі:



  1. Аналіз світової науково-технічної літератури з сучасних досягнень у галузі акустики і медичного УЗ, рівня розвитку УЗ діагностичної апаратури, особливостей використання сучасних цифрових комплектуючих виробів та їх застосування в УЗ медичних комплексах найвищого світового рівня.

  2. Теоретичні та експериментальні дослідження особливостей формування УЗ полів при нелінійній взаємодії, механізмів формування відгуку м’яких тканин, спектрів допплерівського відгуку при різних режимах візуалізації, а також зсувних хвиль, що виникають під дією сили радіаційного тиску.

  3. Комп’ютерне моделювання та визначення оптимальних за точністю вимірювань параметрів УЗ та допплерівських систем медичного призначення з урахуванням відомих та виявлених закономірностей формування УЗ та допплерівського відгуку у різних діагностичних режимах.

  4. Розробка програмно-математичного забезпечення (ПМЗ), що забезпечує реалізацію оптимальних методів синтезу сигналів УЗ та допплерівського відгуку, адаптивної фільтрації, кількісного визначення параметрів структури та руху біологічних тканин і рідин та вилучення діагностичної інформації.

  5. Розробка повного комплекту технічної документації для серійного випуску вітчизняних УЗ діагностичних комплексів різного класу, що за своїми діагностичними можливостями та наукоємністю відповідають найвищому світовому рівню, впровадження їх у виробництво, у клінічну практику медичних закладів України та експорт за її кордони.

Наукова новизна і значимість розробки. Наукова новизна полягає у тому, що виявлені і досліджені нові ефекти взаємодії УЗ з біологічними об'єктами, нові закономірності формування допплерівського та нелінійного відгуку біологічних об’єктів при безперервному та імпульсно-модульованому випромінюванні. Запропоновані новітні адаптивні методи обробки сигналів відгуку біологічних об’єктів задля більш якісного і достовірного вилучення діагностичної інформації. Вперше за допомогою УЗ допплерівського методу проведено експериментальні дослідження характеристик зсувних деформацій і зсувних хвиль у м’яких тканинах, індукованих силою радіаційного тиску.

Практична значимість полягає у тому, що досліджені фізичні ефекти створюють об’єктивну основу для впровадження нових УЗ діагностичних методик, вдосконалення існуючих та розробки сучасних діагностичних систем. Встановлені закономірності дозволили підвищити точність УЗ вимірювань, оптимізувати допплерівські системи медичної діагностики та підвищити якість УЗ діагностики за рахунок новітніх методів обробки сигналів. Результати проведених досліджень зсувних хвиль у м’яких тканинах, індукованих силою радіаційного тиску імпульсного пучка УЗ хвиль, започаткували новий метод дослідження пружних властивостей тканин – УЗ допплерівську еластографію.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ І РЕЗУЛЬТАТИ

Огляд наукової-технічної літератури. Розробка сучасного УЗ діагностичного обладнання вимагає постійного вдосконалення його апаратної частини та ПМЗ за рахунок впровадження новітніх досягнень акустики і УЗ медицини. В процесі виконання роботи постійно проводився аналіз науково-технічної літератури щодо УЗ дослідження біологічних об’єктів і взаємодії УЗ з ними, принципів і проблем УЗ діагностики, особливостей УЗ і допплерівського відгуку при лінійних та нелінійних режимах роботи, розробки методів синтезу та обробки сигналів відгуку, алгоритмів вилучення діагностичної інформації про структуру та рух біологічних об’єктів тощо. Аналізувалися світовий рівень у галузі акустики, УЗ діагностичної апаратури, досягнень клінічної УЗ медицини а також її вимог до функціональних можливостей сучасних приладів.

Теоретичні засади розробки. При дослідженні УЗ відгуку біологічних середовищ розвинений підхід, що спирається на адекватну для біологічних середовищ континуальну модель розсіюючих неоднорідностей і параболічне рівняння теорії дифракції. Застосований підхід передбачає вирішення наступних фізично пов’язаних задачі: 1) опис у широкому діапазоні глибин падаючого пучка хвиль; 2) визначення зв’язку розсіяного поля з неоднорідностями в області інтересу, що не перетинається з областю випромінювання; 3) визначення характеристик зсувних хвиль, що виникають в області інтересу під дією сили радіаційного тиску імпульсного пучка хвиль; 4) знаходження УЗ відгуку згідно прийнятого в УЗ діагностиці способу формування відбитих пучків за допомогою прийомної апертури, що не перетинається з областю неоднорідностей; 5) обчислення, комп’ютерне моделювання та експериментальне дослідження УЗ полів та функції чутливості діагностичної системи; 6) моделювання, експериментальне дослідження та визначення спектральних властивостей УЗ і допплерівських сигналів відгуку; 7) розробка та моделювання адаптивних алгоритмів синтезу і обробки сигналів УЗ і допплерівського відгуку.



Дослідження допплерівського відгуку. В межах розвиненого підходу досліджені спектри відгуку лінії току крові для безперервних аподизованих пучків УЗ хвиль. При довільному куті між падаючим і відбитим пучками встановлені межі інваріантності ширини спектру та її залежність від скривлення хвильових фронтів і ширини пучків. Для аксіально-симетричних потоків крові, локалізованих на довільній глибині, встановлені параметри повного спектру при довільному співвідношенні між шириною пучків і потоку. Показано, що при ширина спектру слабко залежить від глибини і зменшується зі збільшенням радіуса потоку. При довільному виявлена сильна залежність ширини спектру і величини спектрального максимуму від відстані між точкою перетинання вісей пучків і віссю потоку.

Отримані і промодельовані спектри потужності допплерівського відгуку при імпульсному зондуванні. Доведено незалежність від глибини зондування ширини і модальної частоти повного спектру. Встановлена і проаналізована залежність ширини спектру від кута зондування та дифракційних ефектів при різному ступені фокусування хвиль. Показано, що для імпульсних пучків ширина спектру для лінії току залежить від глибини зондування і досягає максимуму у фокусі. Встановлено, що ширина спектру інваріантна щодо локального положення лінії току при незмінній фокусній відстані і глибині зондування, а модальна частота залежить від розташування лінії току і взаємного положення точки зондування і фокуса. Фізично ефект пов’язаний зі зміною кута між локальним напрямком хвильового вектора і лінією току.

Винайдені і промодельовані допплерівські спектри з урахуванням градієнтів швидкості руху, турбулізації потоків крові, кореляції розсіюючих неоднорідностей та детермінованості їх руху. Проведено аналіз обмежень, що накладаються на параметри імпульсного зондування необхідною точністю вимірювань швидкості руху крові. Знайдені оптимальна тривалість імпульсів і апертура пучків, що забезпечують найкращу роздільну здатність при заданій точності вимірювань, і найкращу точність при заданій роздільній здатності. Встановлені похибки допплерівських методів вимірювань, експериментально доведена придатність розроблених допплерівських методів для вимірювання надмалих (мікронних) локальних переміщень біологічних об’єктів.


Каталог: sites -> default -> files
files -> Положення про порядок підготовки фахівців ступенів доктора філософії та доктора наук в аспірантурі (ад’юнктурі) та докторантурі вищих навчальних закладів
files -> Відділ аспірантури та докторантури Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини
files -> Київський національний університет імені Тараса Шевченка
files -> Програма вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 22. 00. 03 соціальні структури та соціальні відносини Затверджено
files -> Культура Античності. Культура Давньої Греції
files -> Системотехнічні засади та інструментально-програмні засоби створення та підтримки цифрових словників сидорчук надія Миколаївна
files -> Міністерство освіти І науки україни державний економіко-технологічний університет транспорту
files -> Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей освітньо-кваліфікаційних рівнів «спеціаліст»,
files -> Конструкції для енергоефективного відновлення забудови, постраждалої від надзвичайних ситуацій

Скачати 287.66 Kb.

Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка