Министерство образования РФ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет "ЛЭТИ"
С. И. КОНОВАЛОВ С. К. ПАВРОС
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Учебное пособие
Рекомендовано УМО по образованию в области приборостроения и оптотехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 551500 "Приборостроение" и специальностям 190200 "Приборы и методы контроля качества и диагностики" и 190400 "Акустические приборы и системы" направления подготовки дипломированных специалистов 653700 "Приборостроение".
Санкт-Петербург
Издательcтво СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
2003
УДК 534.2
ББК Р343.3я7
К 64
Коновалов С. И., Паврос С. К. Методы и средства ультразвуковой медицинской диагностики: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003. 80 с.
Рассмотрены методы измерения акустических характеристик (скорости звука и затухания) в биологических тканях. Изложены вопросы применения доплеровских методов для определения параметров движения кровотока. Дается характеристика сканирующих устройств, используемых в ультразвуковой медицинской диагностике, как механических, так и с электронным управлением. Приводится методика расчета электроакустических преобразователей, работающих в импульсном режиме.
Предназначено для подготовки магистров по направлению 551500 "Приборостроение", а также инженеров по специальностям 190200 "Приборы и методы контроля качества и диагностики" и 190400 "Акустические приборы и системы".
Рецензенты: кафедра приборов контроля и систем экологической безопасности Сев.‑Зап. заочн. техн. ун-та; канд. техн. наук Б. Е. Михалев (ФГУП ВНИИТВЧ).
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Коновалов Сергей Ильич, Паврос Сергей Константинович
Методы и средства ультразвуковой медицинской диагностики
Учебное пособие
Редактор Н. В. Рощина
ЛР № 020617 от 24.06.98.
Подписано в печать . Формат 6084 1/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 4,65. Уч.-изд. л. 5.0.
Тираж 150 экз. Заказ
Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
1 97376, С.-Петербург, у л. Проф. Попова, 5
ISBN 5-7629-0463-6 СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003
Введение
Современная медицина немыслима без ультразвуковых аппаратов, которые используются для визуализации внутренних структур организма, характеризации тканей, контроля параметров движущихся структур (изучение кровотока, различных участков сердца и т. д.). Медицинская акустика является ныне быстро развивающейся областью науки и техники. Зарождение ее как науки условно можно отнести к началу ХХ столетия. Именно в это время в связи с необходимостью разработки методов и приборов для обнаружения подводных объектов – лодок, рифов, подводных частей айсбергов и т. д. – возникла идея практического использования ультразвука. Гибель "Титаника " в 1912 г., а также активное участие подводных лодок в военных операциях во время первой мировой войны серьезно обострили эту проблему. По поручению французского правительства Поль Ланжевен проводил опыты с ультразвуком в бассейне в обстановке строгой секретности. Чтобы скрыть истинную цель исследования, в бассейн были запущены рыбки. В процессе работы был обнаружен неизвестный до этого времени факт – в результате облучения направленным ультразвуком рыбки погибли, причем их внутренние органы оказались разрушенными. Это послужило стимулом к проведению многочисленных исследований воздействия ультразвука на биологические объекты. Выяснилось, что от действия ультразвуковых волн погибают многие микроорганизмы, что было важно для медицины. Так, ультразвук вызывал гибель некоторых болезнетворных микробов – тифозной, кишечной и туберкулезной палочек. Большой интерес вызвало появление сведений о возможности проникновения ультразвуковых волн сквозь мягкие биологические ткани. Указанный факт явился предпосылкой к исследованию проблемы применения ультразвука для терапии различных заболеваний.
В дальнейшем развитие медицинских приложений применения ультразвука шло по самым разным направлениям; особенно широко распространено его применение в физиотерапии. Тем не менее, лишь сравнительно недавно стал намечаться истинно научный подход к анализу явлений, которые возникают при взаимодействии ультразвукового излучения с биологической средой.
Толчком к развитию ультразвуковых диагностических методов послужила вторая мировая война. Объяснение состоит в том, что в радиолокации стали активно внедряться быстродействующие электронные импульсные системы обработки сигналов. Разработанные схемотехнические решения естественно было использовать и в акустике. Однако в большинстве случаев применение ультразвуковых методов в диагностике носило эмпирический характер. И лишь по прошествии некоторого времени эта область применения ультразвука получила признание в качестве самостоятельного раздела прикладной физики. Как практическое средство обследования пациентов ультразвук завоевал всеобщее признание. Хорошо известно обследование больных с помощью УЗИ, да и примеров использования ультразвука в лечебной практике множество (лечение заболеваний нервной системы и опорно-двигательного аппарата, стоматологических, урологических, гинекологических, офтальмологических и других недугов). Сегодня эта область медицинской науки и техники успешно развивается. Это не удивительно, так как даже малоинтенсивное ультразвуковое излучение влияет на тканевые и внутриклеточные процессы в организме, на проницаемость стенок кровеносных сосудов, свойства и функции других органов. По широте своего использования в качестве диагностического средства ультразвук приблизился к рентгеновским методам. При этом ультразвуковые методы постепенно становятся на прочную научную основу.