А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред



страница7/18
Дата26.07.2014
Размер1.31 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   18

1.8. Введение в медицинскую акустику


Акустическими величинами (связанными со строением вещества) является скорость распространения звуковых волн и их поглощение (затухание), а также их зависимости от различных физических величин (T, p, ). Акустика – одна из наиболее древних наук, но задача становления связи между акустическими свойствами вещества и его структурой могла возникнуть только в пятидесятые годы 20 века, когда были открыты надежные способы возбуждения и приема ультразвуковых колебаний.

При низких звуковых частотах поглощение звука настолько мало, что измерить его на практически доступных расстояниях не представлялось возможным. Скорость на низких частотах измерить можно, но такие измерения требовали очень больших размеров экспериментальных сосудов или образцов, что исключало возможность исследования редких и мало доступных веществ. Все эти трудности легко преодолеваются при использовании высоких ультразвуковых частот. Поглощение звука велико на этих частотах, что уже на небольших расстояниях от источника происходит значительное уменьшение его интенсивности, измеряемое с достаточной точностью.

Кроме того, длина волны мала, и даже при небольших размерах источника легко получить направленные пучки практически плоских волн. Это дает возможность применять небольшие объемы, не опасаясь влияния стенок на результат измерений, как поглощения, так и скорости звука. Очень важно, что при работе с малыми объемами исследуемых веществ облегчается точное измерение и поддержание температуры. По всем этим причинам большинство исследований в области медицинской акустики относится к ультразвуковым частотам.

Механизмы поглощения звука: в идеальной жидкости распространение волн является процессом обратимым. В реальных жидкостях и газах происходит поглощение энергии, благодаря термодинамической необратимости и другим причинам, причем влияние теплопроводности в газах и большинстве жидкостей мало, а влияние вязкости является существенным. При распространении звуковой волны в однородной среде можно выделить 2 основных механизма, приводящих к появлению «вязких» потерь. – это сдвиговое трение: Вязкое поглощение сдвигового типа обусловлено различием в движении разных участков жидкости – характеризуется коэффициентом сдвиговой вязкости . Примером может служить тангенциальное смещение слоев друг относительно друга. Следовательно, сила трения между слоями определяется градиентом скорости, . Также это трение или потери, которые обуславливаются сжатием жидкости. Характеризуется коэффициентом объемной вязкости – , .

Таблица 1.3

Значения затухания для некоторых жидкостей

и газов при gif" align=absmiddle hspace=8>;



Газы

;

Жидкость

;

Воздух

1,85

Вода

23

Водород

3,58

Ртуть

6

Гелий

2,96

глицерин

2500

Азот

1,35







Кислород

1,68







При распространении ультразвуковых волн через жидкость интенсивность волны уменьшается с ростом расстояния от источника звука. Затухание представляет собой суммарные потери при распространении волны, включая рассеяние на неоднородностях, имеющих размеры, сравнимые с и поглощение, которое характеризует преобразование энергии в тепло.

Коэффициент затухания можно выразить как . Поглощение звука в жидкой среде может быть обусловлено классическим и релаксационным механизмами.

Поглощение, за которое ответственен классический механизм, пропорционально . Именно такую зависимость от частоты имеет поглощение ультразвука в воде от 0,1 – 100 МГц.

Энергия в среде распределена между степенями свободы молекул. Когда ультразвуковая волна проходит через среду в фазе сжатия происходит увеличения температуры элемента объема среды, подвергнутого сжатию, связанное с увеличением поступательной энергии молекул в элементе. Если нет перераспределения энергии между степенями свободы, то в фазе расширения среда возвращает энергию ультразвуковой волне, и поглощения нет. Однако в реальной среде всегда есть перераспределение энергии, на которое уходит конечное время. Поэтому часть энергии возвращается волне в фазе и это регистрируется как поглощение.

Скорость ультразвука больше в релаксационной области от низкочастотной величины до высокочастотной. Это и есть явление дисперсии скорости. Дисперсия скорости ультразвука связана с затуханием через соотношение Крамерса - Кронига. Дисперсия при определенной частоте может быть вычислена, если известен коэффициент затухания от 0 до и наоборот.

Однако, соотношения Крамерса – Кронига ограничены для их использования при исследовании биологических сред, т.к. ни дисперсия, ни затухание в диапазоне частот от 0 до не известны. Более полезны приближенные соотношения в локальной форме, в приближении, что затухание и дисперсия достаточно малы и не изменяются быстро с частотой в интегрирующей области. Вообще, затухание, т.е. полные потери акустической энергии в биологическом материале, определяется суммарным действием рефракции, отражения, рассеяния и поглощения ультразвука.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   18

Похожие:

А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconПрограмма по общей патологии для студентов медико-биологических факультетов
Государственных образовательных стандартов по специальностям 040800 "Медицинская биохимия", 040900 "Медицинская биофизика", 041000...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconН. Д. Семкин Аппаратура медико-биологических исследований в космосе
Компьютерные технологии в медико-биологических исследованиях. Сигналы биологического происхождения и медицинские изображения
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconМедицинская диагностика
Модель онтологии предметной области "медицинская диагностика". Часть Формальное описание причинно-следственных связей, причин значений...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconМногоцветный анализ в проточной цитометрии для медико-биологических исследований
Гоу дпо «Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования Федерального агентства по здравоохранению и социальному...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconМедицинская генетика: чем она может помочь приемным родителям и детям
Галина Евгеньевна Руденская – доктор биологических наук, главный научный сотрудник научно-консультативного отдела Медико-генетического...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconСборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т. М.: Геос, 2005. 377 с
Акустика речи. Медицинская и биологическая акустика. Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации. Аэроакустика. Сборник...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconРабочая учебная программа медицинская паразитология (для студентов 5 курса медико-профилактического факультета)
Тема: «Медицинская паразитология, ее значение в обеспечении здоровья населения. Предмет медицинская паразитология. Основные понятия,...
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconЗаболеваемость, инвалидность вследствие болезней костно-мышечной системы, их медико-социальная значимость и научное обоснование системы реабилитации инвалидов 14. 02. 06 медико-социальная экспертиза и медико-социальная реабилитация
Работа выполнена в гбоу дпо «Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования»
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред iconУдк 616. 316 –073. 43 Ультразвуковая диагностика хронического паренхиматозного сиаладенита
Модуль хирургической стоматологии Казахского Национального медицинского университета им. С. Д. Асфендиярова
А. В. Клемина, И. Ю. Демин, Н. В. Прончатов-Рубцов медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред icon«Клиническая лабораторная диагностика»
Титов В. Н., Ощепкова Е. В., Дмитриев В. А., Гущина О. В., Ширяева Ю. К., Яшин А. Я. Гиперурикемия – показатель нарушения биологических...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org