Материал добавлен пользователем smoot
Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Разработка физико-математической модели акустоэлектронного
воздействия на жидкие биологические среды
Насанович В.Н.
В настоящее время ультразвук получил широкое распространение в медицине.
Постоянно ведётся разработка новых и оптимизация уже существующих методов
ультразвукового (УЗ) воздействия, что требует проведения множества
экспериментов. Однако в связи с высокой стоимостью материалов и оборудования, а
также физиологическими особенностями исследуемого объекта при проведении
медицинских экспериментов возникает множество трудностей. Это не позволяет в
большинстве случаев выполнять натурные исследования в лабораторных условиях.
Данную проблему можно решить с помощью современных методов компьютерного
моделирования, которые при минимальных затратах времени и материальных средств
позволяют изучать и исследовать различные процессы и явления. Применение
моделирования воздействия активирующими факторами на биологические среды
позволяет существенно сократить трудоемкость и одновременно повысить
информативность результатов исследований, а также получить визуальное
представление о процессах и явлениях, увидеть и изучить которые практически
невозможно даже с помощью уникальных приборов.
Целью данной работы является разработка математической модели воздействия
акустическими колебаниями на биологические жидкости и ткани, разработка
программного комплекса для моделирования по заданным параметрам.
На основе этих данных в среде MatLab была разработана программа «USProb» для
расчета изменения интенсивности ультразвука при прохождении через многослойную
структуру. Исходными данными при моделировании являются: количество
анализируемых слоев, частота и интенсивность воздействующего УЗ излучения,
параметры среды распространения. Для большей наглядности в диалоговом окне
программы расположено графическое изображение моделируемой структуры, которое
активизируется при нажатии на кнопку «Построить». При нажатии на кнопку
«Рассчитать» производится расчет модели и визуализация полученных результатов.
При описании слоя структуры можно выбрать его толщину и тип. Программа
предлагает на выбор следующие типы слоев: «Вода», «Печень», «Кровь», «Жир»,
«Кость», «Воздух», «Кожа», «Глицерин», «Масло» и др. Возможно добавление других
слоев с известными или исследованными параметрами отклика на УЗ волну.
Разработанная программа позволяет уточнять построенные зависимости
вспомогательными надписями и изображениями. При необходимости можно увеличить
построенную зависимость и сохранить в виде картинки для дальнейшего анализа.
Таким образом, в ходе выполнения работы:
1. Разработана математическая модель прохождения ультразвука через биологические
ткани объекта, учитывающая частотные и волновые свойства УЗ колебаний.
2. Модель реализована в пакете MatLab как отдельное приложение. Модель позволяет
по желанию пользователя настраивать параметры биологических сред и оценивать
интенсивность УЗ колебаний в любой точке любого из заданных слоев.
Разработанная модель может служить точным и удобным инструментом для анализа
воздействия УЗ колебаний на биологические среды. Модель может применяться как
для исследовательских целей, так и в качестве обучающего инструмента