| Пріоритети: | Використання: у медичній техніці, для тренування та навчання фахівців у галузі діагностування за допомогою методів, які використовують ультразвук. Сутність: спосіб визначення акустичних випромінювань для розвитку навичок розпізнавання оператором ультразвукових коливань від об'єкта дослідження полягає в подачі ультразвукових коливань на акусто-оптичний перетворювач та одержанні на його поверхні візуального зображення з можливістю спостереження його оптичною системою, при цьому ультразвукове випромінювання фіксують в діапазоні від 1 5000 кГц при інтенсивності від 10 -5 до 10 -1 Вт/см 2 в повітряному середовищі, а як акустооптичний перетворювач використовують регульований сферичний резонатор. Технічний результат: підвищення точності діагностування. 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2089862
Винахід відноситься до медичної техніки і може бути використане для тренування та навчання фахівців у галузі діагностування за допомогою методів, що використовують ультразвук, з можливістю одночасного його спектрального аналізу, наприклад, при діагностиці живих організмів, що генерують ультразвук, що несе важливу інформацію про функціональний стан на клітинному та тканинному рівнях.
Відомий спосіб ультразвуковийез-локації, описаний у кн. А.Р.Лівенсона Електромедична апаратура. М. Медицина, 1981, с. 277 305, заснований на випромінюванні ультразвукового сигналу досліджуваний об'єкт і реєстрації відповідного сигналу спеціальними засобами. Даний спосіб не дозволяє дистанційно діагностувати об'єкт, оскільки електроакустичний перетворювач і приймач встановлюються безпосередньо на тілі живого організму для зниження втрат інтенсивності ультразвукових коливань за рахунок відображення від меж середовищ з різним акустичним опором. Також цей спосіб не забезпечує реєстрації спектра акустичних коливань, оскільки він розрахований працювати з фіксованими частотами. З іншого боку, у своїй реєструються не власні випромінювання організму, а відбитий ультразвук.
Відомий спосіб індикації розподілу акустичної енергії, розкритий патенті GB N 1194544, кл. G 01 H 9/00, 1967, в якому ультразвукове випромінювання об'єкта подають на акустооптичний перетворювач, що має рідкокристалічну прошарок, на якому отримують візуальне зображення, що фіксує наявність випромінювання, при цьому перетворювач освітлений джерелом світла і має оптичну систему для спостереження. Цей спосіб розглянутий як прототип. Однак відоме рішення не дозволяє аналізувати конкретні величини частоти випромінювання, а також використовувати його для навичок визначення конкретних величин частот оператором.
Завданням запропонованого технічного рішення є розширення можливості ультразвукової діагностики оператором, що навчається за рахунок розвитку навичок аналізу спектра частот, що генеруються живим організмом і містить інформацію про функціональний стан органів на клітинному і тканинному рівнях.
Пропонований спосіб визначення акустичних випромінювань длярозвитку навичок розпізнавання оператором ультразвукових коливань від об'єкта дослідження полягає в тому, що коливання подають на акустооптичний перетворювач і отримують на його поверхні візуальне зображення з можливістю спостереження оптичною системою, при цьому ультразвукове випромінювання фіксують в діапазоні від 16 до 5000 кГц при інтенсивності від 10 5 до 10 -1 Вт/см 2 у повітряному середовищі, а як акустооптичний перетворювач використовують регульований сферичний резонатор.
Приклад реалізації методу.
Потенційні можливості способу можуть бути ілюстровані дослідженням змін спектрів акустичних коливань шкіри після нанесення опіків хімічних на поверхню спини білих щурів. Здійснювали опік 3-4 ступеня концентрованою сірчаною кислотою під ефірним наркозом до утворення некрозу ділянками розміром 10 мм x 20 мм. Потім досліджували спектри акустичних коливань над пошкодженими ділянками в процесі загоєння та над непошкодженими у дослідній та контрольній групах тварин по 20 особин у кожній відповідно.
У вихідному стані реєстрували характеристичний пік із частотою (28040)кГц. Після некрозу тканини шкіри відбувається зникнення характеристичних ліній із спектру коливань. Через чотири тижні на місці пошкодженої тканини утворюється грубий сполучний рубець, межі якого визначали візуально. У спектрі акустичних коливань реєстрували появу характеристичного піку при частоті (34040) кГц. Одночасно відзначено зменшення загальної інтенсивності фону низькочастотної області спектра. У контрольній групі змін у положенні піку не відбулося. Слід зазначити різницю у динаміці змін спектра при освіті рубцевих змін, що з станом індивідуальних особин і може бутихарактеристикою відновлювальних здібностей їх організмів
На фіг.1 зображено пристрій для реалізації запропонованого способу; на фіг.2 виконавча частина резонатора у відсутності резонансу (а) та за наявності резонансу (б).
Пристрій для реалізації способу містить металевий сильфон 1 (фіг. 1), запаяний з одного боку наглухо, а з іншого боку, що має на торці отвір, через яке його порожнину за допомогою гнучкої трубки з'єднувальної 2 пневматично пов'язана з порожниною мікрокапіляра акустооптичного перетворювача сферичного регульованого , встановленого в зоні спостереження оператором за поведінкою поверхні сфери резонатора 3. Пристрій містить мікрометричний гвинт 4 зі шкалою, що змінює об'єм сильфона 1 шляхом зміщення однієї з його стінок, 5 привід за допомогою муфти 6 (наприклад, гумового шланга), пов'язаний з гвинтом 4 і безперервно змінює обсяг сильфона 1 і резонатора 3, що дозволяє реєструвати весь спектр частот, наприклад, 30 с.
Точне налаштування на обраний пік частоти здійснюють гвинтом 4 при відключенні муфти 6 або без цього, при відключеному живленні двигуна приводу 5. Всі елементи пристрою встановлені на підставі 7.
Оптична система спостереження за поверхнею резонатора 3 складається з джерела світла 8, мікроскопа зі збільшенням 100 x 400 x з об'єктивом 9 і корпусом 10, на якому кріпиться резонатор 3.
Резонатор 3 виконаний тонкостінним з двошарової ліпідної мембрани. Товщина стінки резонатора 510, діаметр 180 мкм. При зміні тиску всередині резонатора 3 сильфоном 1 він змінює свій обсяг, а також і форму. Змінюючи обсяг резонатора 3 переміщенням гвинта 4 через оптичну систему стежать за характером руху поверхні його сфери. За деякого значення обсягурезонатора 3 поверхні сфери спостерігають утворення контрасту, більш інтенсивне переміщення елементів мембрани. Найбільші зміни спостерігають при збігу довжини хвилі випромінювання об'єкта дослідження 11 з відповідними розмірами резонатора 3.
Для калібрування резонатора 3 при дослідженні спектра ультразвуку використовують експериментальну градуювальну характеристику, побудовану за допомогою джерел ультразвуку з відомими частотами випромінювання, наприклад, ехоенцефалограф "ехо-12" з робочими частотами 0,88 і 1,76 МГц.
Оцінку чутливості пристрою здійснюють за допомогою установки "Ультразвук Т5" з робочою частотою 880 кГц і регульованою потужністю, що підводиться на випромінювач з урахуванням переходу ультразвуку через межу розділу середовищ з різним акустичним опором. Отримано значення 10-5 Вт/см2. Пристрій реєструє ультразвук із частотами 16 5000 кГц. Кордони регульованих частот визначаються зручністю спостереження поверхнею резонатора 3 через оптичну систему мікроскопа.
На фіг.2 зображено вид на резонатор 3, утворений натягом плівки в отворі мікрокапіляра 12 при зменшенні об'єму сильфона 1 і складається з центру 13 і темної облямівки 14 кулі 15 ("бульбашки), роздмухуваного повітрям сильфона 1, при зменшенні його об'єму гвинта 4 вручну або 5 приводом.
Перед початком роботи на кінець мікрокапіляра 12 розчин наносять, наприклад, мильний з розрахунку 1 частина дитячого мила на 10 частин води, видаляють надлишок розчину і встановлюють гвинт 4 на "нуль". Потім, обертаючи гвинт 4, спостерігають за змінами зображення плівці на кінці мікрокапіляра 12 через оптичну систему пристрою. Спостереження можна проводити у світлому та темному полях. Вид на шар 15 резонатора 3 у світлому полі при відсутності резонансу наведенона фіг.2, при резонансі на фіг.2б. Спостерігач фіксує співвідношення освітленості в центрі 13 і поза ним, ширину темної облямівки 14 по краю кулі 15. При відсутності резонансу освітленість в центрі 15 збігається з освітленістю поза ним, причому облямівка 14 не виражена (фіг.2а). При резонансі освітленість в центрі 13 знижується і з'являється темна облямівка 14 шириною до 4 мкм. Центр 13 виглядає темною плямою на світлому фоні (фіг.2б).
Попередньо переглядають весь спектр частот, відзначаючи значення положення гвинта 4, при яких виникає резонанс, після чого більш точно визначають значення частот при різних взаємних розташуваннях об'єкта 11 щодо резонатора 3 на відстані, наприклад, 3 5 см.
За отриманими значеннями розмірів і станів поверхні кулі 13 будують спектр коливань з використанням експериментального градуювання, який відображає функціональний стан тканин об'єкта 11, розташованих перед резонатором 3. За положенням піків у спектрі та їх інтенсивності судять про функціональний стан тканин і клітин живих організмів, що дозволяє їх діагностувати, а також розвивати навички оператора у діагностиці. Для досліджень розміщення органу налаштовують резонатор 3 частоту, характерну для обраного органу або тканини, і взаємопереміщають пристрій і об'єкт дослідження. За зникненням піку судять про межі досліджуваної ділянки з точністю по поверхні до 1 см і по глибині до 10 см.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб визначення акустичних випромінювань для розвитку навичок розпізнавання оператором ультразвукових коливань від об'єкта дослідження шляхом їх подачі на акустооптичний перетворювач та отримання на його поверхні візуального зображення з можливістю спостереження його оптичною системою, що відрізняється тим, щоультразвукове випромінювання фіксують в діапазоні 16 5000 кГц при інтенсивності 10 - 5 10 - 1 Вт/см 2 в повітряному середовищі, а як акустооптичний перетворювач використовують регульований сферичний резонатор.