Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Применение ультразвука в медицине: Физические основы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.2.1.3. Акустическая микроскопия

Довольно часто возникает необходимость в проведении измерений скорости звука в микроскопическом масштабе, т. е. с очень высоким пространственным разрешением. Подобные задачи приходится решать, например, в тех случаях, когда исследуемое вещество имеется лишь в малом количестве или же требуется получить микроскопическую картину распределения скорости звука (и плотности), которая позволила бы проанализировать характер рассеяния ультразвуковых волн в данном образце на макроскопическом уровне (см. гл. 6).

В работе [29] рассмотрено применение растрового лазерного акустического микроскопа (PЛAM) для измерений пространственных распределений скорости звука в образцах биологических тканей толщиной 300—900 мкм на частоте Поле зрения такого микроскопа составляло . В случае однородных сред подобный акустический микроскоп обеспечивает чувствительность измерений около ±0,3%, но дает завышенные абсолютные значения (не более чем на 2%). В РЛАМе формирование трансмиссионных акустических (модулированных по затуханию звука) изображений образца осуществляется с помощью сканирующей лазерной системы, воспроизводящей микромасштабное пространственное распределение амплитуды смещения нижней поверхности зеркального покровного стекла, установленного над исследуемым образцом. Акустическая волна, падающая наклонно на образец снизу, проходит через него и вызывает деформацию поверхности отражателя, которая считывается лазерным лучом.

В другом режиме работы РЛАМа выходной сигнал приемника лазерного излучения смешивается с электрическим опорным сигналом частотой 100 МГц. В результате формируется интерференционная картина, состоящая из светлых и темных полос. В случае однородных сред эти полосы имеют вид прямых линий и отстоят друг от друга на одинаковое расстояние. На первом этапе исследования получают интерференционную картину, пропуская

акустический пучок, например, через физиологический раствор известной концентрации. Затем после введения в этот раствор тонкого среза исследуемой ткани анализируют изменения, появляющиеся в интерференционной картине. Определяя направление и величину смещения каких-либо полос, по известной скорости звука в физиологическом растворе можно рассчитать значение скорости звука в заданной точке образца ткани.

Грант и Бернадин [38] использовали интерферометрический режим работы PЛAMa для измерений скорости звука в очень малых объемах жидкостей (около 05 мл). С этой целью к торцу зеркального отражателя прикреплялась специальная прокладка, образующая совместно с отражателем интерферометрическую ячейку клиновидной формы. Исследовалась зависимость скорости звука от концентрации белков в растворах сывороточного альбумина коровы. Сообщалось, что точность определения скорости была лучше ±0,2%, хотя каких-либо конкретных значений ошибки измерений не приводилось.

Помимо РЛАМа для измерений скорости звука в интерферометрическом режиме используются также растровые акустические микроскопы (РАМ). Принцип их действия аналогичен принципу действия РЛАМа, за исключением того, что вместо лазерного считывания в них применяется механическое сканирование фокусированным приемником ультразвука [19]. Следует отметить, что при работе с РАМом серьезной проблемой является необходимость изготовления тонких образцов с точно выверенной и одинаковой по всей площади толщиной. В случае РЛАМа такая проблема не возникает, поскольку равномерность толщины образца биологической ткани обеспечивается без каких-либо специальных мер просто за счет его прижима к оправке держателя образца под действием веса зеркального отражателя. Для преодоления подобных трудностей в случае применения РАМа Синклер и др. [85] разработали специальную методику, позволяющую в заданной точке образца измерить критический угол падения излучения из эталонной среды с более низкой скоростью звука в образец ткани (критический угол представляет собой угол падения, при котором возникает полное внутреннее отражение). Зная этот угол, на основе закона Снелля можно определить скорость звука в исследуемой ткани, причем полученное значение, как полагают, практически не будет зависеть от толщины образца. Более подробно РЛАМ и РАМ рассматриваются в разд. 9.7.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление