Просторова роздільна здатність та точність вимірювань ультразвукової діагностичної системи при акустичній віддаленій пальпації за допомогою сфокусованого ультразвуку високої інтенсивності
Анотація
В даній роботі теоретично та експериментально досліджені просторова роздільна здатність та точність вимірювань ультразвукової діагностичної системи при акустичній віддаленій пальпації (АВП) за допомогою сфокусованого ультразвуку високої інтенсивності (СУВІ). Запропонована фізична модель, яка описує особливості АВП з урахуванням віддаленого характеру ультразвукового допплерівського зондування локального руху м’яких тканин, що викликаний силою радіаційного тиску імпульсу СУВІ. Показано, що з урахуванням зроблених для спрощення припущень виводи моделі добре узгоджуються з результатами проведених експериментів щодо вимірювання величини переміщень під впливом СУВІ. Доведена, зокрема, нетривіальна залежність величини переміщень, що вимірюються допплерівським методом, від глибини зондування та ступені фокусування падаючого та відбитого пучків хвиль. Експериментально досліджена поперечна роздільна здатність при АВП у випадку зондування неоднорідного за модулем Юнга середовища, а також вплив шуму і перешкод на точність вимірювань та роздільну здатність. Зроблений висновок про те, що поперечна роздільна здатність при АВП визначається параметрами локальної області руху і може бути суттєво кращою, ніж власна роздільна здатність ультразвукової системи при В-режимі діагностики. Отримані результаті свідчать про перспективність АВП для моніторингу процесу термічної абляції м’яких тканин за допомогою СУВІ.
Завантаження
Посилання
A.D. Maxwell, G. Owens, H.S. Gurm, K. Ives, D.D. Myers and Z. Xu, Journal of vascular and interventional radiology, 22(3), 369 377 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jvir.2010.10.007.
W. Yang and Y Zhou, Ultrasonics Sonochemistry, 35(Part A), 152–160 (2017), https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.09.014.
D. Suo, S. Guo, W. Lin, X. Jiang and Y. Jing, Phys. Med. Biol. 60, 7403–7418 (2015), https://doi.org/10.1088/0031-9155/60/18/7403.
B. Petit, E. Gaud, D. Colevret, M. Arditi, F. Yan, F. Tranquart and E. Allémann, Ultrasound Med. Biol. 38(7), 1222–1233 (2012), https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2012.02.023.
R. Chen, D.G. Paeng, K.H. Lam, Q. Zhou, K.K. Shung, N. Matsuoka and M.S. Humayun, Journ. Med. Biol. Eng. 33(1), 103 110 (2013), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4209747/.
R.J.E. van den Bijgaart, D.C. Eikelenboom, M. Hoogenboom, J.J. Fütterer, M.H. den Brok, G.J. Adema, Cancer Immunol. Immunother. 66(2), 247–258 (2017), https://doi.org/10.1007/s00262-016-1891-9.
R. Cirincione, F.M. Di Maggio, G.I. Forte, L. Minafra, V. Bravatà, L. Castiglia, V. Cavalieri, G. Borasi, G. Russo, D. Lio, C. Messa, M.C. Gilardi and F.P. Cammarata, Ultrasound Med. Biol. 43(2), 398–411 (2017), https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2016.09.020.
N.N. Petrishchev, D.Y. Semyonov, A.Y. Tsibin, A.E. Berkovich and A.A. Bursian, Application of HIFU technology in angiology. Grekov's Bulletin of Surgery, 176(5), 101-105 (2017), https://doi.org/10.24884/0042-4625-2017-176-5-101-105, (In Russian).
Berkovich A.E., Bursian A.A., Senchik K.U., Petrishchev N.N., Tsibin A.U. and Yukina G.U. Biomedical Engineering, 50(2), 96-99 (2016), https://doi.org/10.1007/s10527-016-9596-0.
F. Wu, J. Acoust. Soc. Am. 134(2), 1695–1701 (2013), https://doi.org/10.1121/1.4812893.
M. Wang, Y. Lei and Y. Zhou, Ultrasonics, 91(2), 134–149 (2019), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2018.08.017.
P.N.T. Wells, Eur. J. Ultrasound, 7(1), 3–8 (1998), https://doi.org/10.1016/S0929-8266(98)00006-8.
E.A. Barannik, Ultrasonics, 39(2), 311–317 (2001), https://doi.org/10.1016/S0041-624X(01)00059-2.
I.V. Skresanova and E.A. Barannik, Ultrasonics, 52(5), 676–684 (2012), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2012.01.014.
O.S. Matchenko and E.A. Barannik, Acoust. Phys. 63(5), 596–603 (2017), https://doi.org/10.1134/S1063771017050086.
N. Pulkovski, P. Schenk, N.A. Maffiuletti and A.F. Mannion, Muscle Nerve, 37(5), 638–649 (2008), https://doi.org/10.1002/mus.20996.
E.A. Barannik, A.A. Kulibaba, S.A. Girnyk, D.A. Tolstoluzhskiy and I.V. Skresanova, J. Ultrasound Med. 31(12), 1959–1972 (2012), https://doi.org/10.7863/jum.2012.31.12.1959.
J. Ophir, S.K. Alam, B.S. Garra, F. Kallel, E. Konofagou, T.A. Krouscop, C.R.B. Merritt, R. Righetti, R. Souchon, S. Srinivasan and T. Varghese, J. Med. Ultrasonics, 29(4), 155–171 (2003), https://doi.org/10.1007/BF02480847.
C.R. Hill, J.C. Bamber and G.R. ter Haar, Physical Principles of Medical Ultrasound, (Chichester, John Wiley&Sons, 2004).
K. Nightingale, Curr. Med. Imaging Rev. 7(4), 328–339 (2011), https://doi.org/10.2174/157340511798038657.
K. Nightingale, M. Palmeri, R. Nightingale and G. Trahey, J. Acoust. Soc. Am. 110(1), 625–634 (2001), https://doi.org/10.1121/1.1378344.
R.M.S. Sigrist, J. Liau, A. El Kaffas, M.C. Chammas and J.K. Willmann, Theranostics. 7(5), 1303–1329 (2017), https://doi.org/10.7150/thno.18650.
E.A. Barannik, S.A. Girnyk, V.V. Tovstiak, A.I. Marusenko, S.Y. Emelianov and A.P. Sarvazyan, Ultrasonics, 40(1-8), 849–853 (2002), https://doi.org/10.1016/S0041-624X(02)00243-3.
E.A. Barannik, S.A. Girnyk, V.V. Tovstiak, A.I. Marusenko, V.A. Volokhov and A.P. Sarvazyan, J. Acoust. Soc. Am. 115(5Pt 1), 2358–2364 (2004), https://doi.org/10.1121/1.1698796.
S.A. Girnyk, A.E. Barannik,.V. TovstiakV, D.A. Tolstoluzhsky and E.A. Barannik, Ultrasound Med. Biol. 35(5), 764–772 (2009), https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2008.11.008.
S. Girnyk, A. Barannik, E. Barannik, V. Tovstiak, A. Marusenko and V. Volokhov, Ultrasound Med. Biol. 32(2), 2011–2019 (2006), https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2005.11.015.
P.J. Fish, in: Physical Principles of Medical Ultrasonics, edited by C.R. Hill (Ellis Horwood, Chichester, 1986), pp. 338–376.
E.A. Barannik, The effect of ultrasound wave focusing on the mean-square width of the Doppler spectrum // Acoust. Phys. 40(2), 212–214 (1994), http://www.akzh.ru/pdf/1994_2_212-214.pdf. (in Russian)
E.A. Barannik, Optimum resolution of pulsed Doppler systems, Acoust. Phys. 43(4), 387–390 (1997), http://www.akzh.ru/pdf/1997_4_453-457.pdf. (in Russian)
H. Hasegawa, H. Kanai, Yo. Koiwa and J.P. Butler, Jpn. J. Appl. Phys. 42(5B), 3255–3261 (2003), https://doi.org/10.1143/ JJAP.42.3255.
E.A. Barannik, in: Proceedings of the 5th World Congress on Ultrasonics, (Paris, France, 2003), pp. 397-400.
Авторське право (c) 2019 Є.О. Баранник, В.І. Пупченко, А.І. Марусенко, О.B. Князев, І.М. Цибін, О.Ю. Беркович
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
