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

6.4.2. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ПОЛНЫМ СЕЧЕНИЕМ РАССЕЯНИЯ И ЗАТУХАНИЕМ

В разд. 6.2.2 было показано, что затухание звука обусловлено двумя причинами — переизлучением или рассеянием энергии первичной волны, а также ее поглощением и преобразованием в тепло. Интересно было бы оценить относительные вклады двух этих механизмов, хотя для подобных оценок имеется очень мало экспериментальных данных. В принципе на основе выражения (6.23) экспериментальным путем можно определить величину полного затухания и на практике подобные измерения проводились с точностью около 10%. Однако измерения полного сечения рассеяния или сечения поглощения вызывают большие затруднения.

Можно привести очень мало результатов прямых измерений полного сечения рассеяния. Грамиак и др. [25], а также Нассири и Хилл [41] сообщали о методах измерения зависимости дифференциального сечения от угла рассеяния. Трудность использования полученных этими авторами результатов для оценки полного сечения рассеяния заключается в том, что в большинстве экспериментальных схем прямое рассеяние не удается измерить для углов, меньших 60°. Поэтому прямое рассеяние определяется путем экстраполяции экспериментальных данных, и результаты оценки полного сечения будут зависеть от этой экстраполяции. В ряде случаев эксперименты показали, что прямое рассеяние велико — в результате возникает большая погрешность при оценке полного сечения рассеяния. Данная ситуация усложняется еще больше из-за необходимости введения поправок, учитывающих изменения самого рассеивающего объема. Нассири на основе предварительных данных пришел к выводу, что для ряда тканей отношение может превышать 20, т. е. оно больше значения полученного в случае изотропного рассеяния. Еще одним источником погрешности является разброс в измеренных значениях По этой причине имеющиеся данные позволили лишь прийти к заключению, что отношение не должно превышать 40% на частоте а более точные оценки были невозможны.

Значительно проще экспериментальным путем определить сечение обратного рассеяния. Кроме того, можно найти взаимосвязь между коэффициентом рассеяния и коэффициентом затухания, регистрируя изменения величин и в результате тех или иных видоизменений биологической ткани. При этом предполагается, что поглощение и угловое распределение рассеяния не меняются при подобных модификациях ткани. Другими словами, откуда

Бэмбер [4] использовал для указанных целей изменение тканей при автолизе. Им было получено, что при автолизе коэффициент обратного рассеяния быстро спадал во времени, уменьшаясь на 95%, тогда как коэффициент затухания уменьшался менее чем на 15%. В результате это давало . Исследовалось также влияние температуры и фиксации тканей [6], однако эти изменения, по всей видимости, приводят и к изменению коэффициента поглощения. Паули и Шван [46] экспериментально исследовали зависимость коэффициента затухания от процесса гомогенизации печени, в результате которого из ткани удаляется большая часть

рассеивающих структурных элементов. И в этом случае оценки показывают, что значение отношения должно лежать в интервале 10—20% [27].

Полхаммер и О’Брайен [47] измерили полное сечение рассеяния как разность между коэффициентами затухания и поглощения. Следует отметить, что такой метод страдает большой неточностью из-за погрешностей измерения коэффициентов затухания и поглощения.

Подводя итог, можно сказать, что существующие методы оценки полного сечения рассеяния пока не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Они не позволяют получить точное значение отношения по имеющимся экспериментальным данным.

Кровь представляет собой единственную биологическую среду, для которой получено сравнительно много экспериментальных данных по рассеянию. В силу того, что размеры красных кровяных телец много меньше длины ультразвуковой волны, эти элементы можно рассматривать приближенно как сферы с одинаковым объемом. В работе [2] в этом приближении получено выражение для сечения рассеяния красных кровяных телец, учитывающее влияние вязкости; оказалось, что сечение рассеяния должно быть намного меньше сечения вязкого поглощения. Шанг и др. [49] исследовали влияние гематокрита на рассеивающие свойства крови. Было установлено, что сечение рассеяния на частицу остается неизменным при показателе гематокрита, меньшем 8%, и начинает уменьшаться при более высоких значениях этого показателя. Эти данные свидетельствуют о том, что в таких случаях определенную роль может играть многократное рассеяние. Как показано в работе [3], экспериментально найденные для крови значения сечения рассеяния хорошо согласуются с результатами теоретических расчетов; кроме того, зависимость рассеяния от частоты имеет рэлеевский характер. В своей более поздней работе [50] Шанг и др. измерили дифференциальное сечение рассеяния и показали, что по сравнению с теорией Морза и Ингарда [38], не учитывающей вязкость среды, теория, развитая в работе [2], лучше соответствует экспериментальным данным. Хорошее согласие между теорией и экспериментом в данном случае обусловлено простотой двухфазной структуры крови, которая достаточно точно описывается с помощью простых теоретических моделей. Другие биологические ткани имеют значительно более сложную структуру, и подобный анализ для них пока не проводился.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление