Датчики, используемые в диагностических уз системах. Основные характеристики диагностических уз систем.

1. Рассмотреть минимум 3 современных образца определенного в теме исследования типа датчиков (электродов) с указанием их основных характеристик, преимуществ и недостатков, рекомендуемых областей использования, стоимости. В случае, если в рамках рассматриваемой темы существуют различные типы датчиков, желательно рассмотреть образцы всех известных типов.

2. Выявить те характеристики датчиков, которые наиболее существенны при применении датчиков в медицинском приборостроении в зависимости от медико-технических характеристик, выдвигаемых к конечному устройству.

Ультразвук в медицине

Ультразвуковое исследование (УЗИ), или сонография, в медицине является методом неинвазивного исследования человеческого организма с помощью ультразвуковых волн. Применение ультразвука в медицинской диагностике связано с возможностью получения изображения внутренних органов и структур. Собственно, получение изображения можно разделить на две части. Первая – излучение коротких ультразвуковых импульсов, направленное на исследуемые ткани, и второе – формирование изображения на основе отраженных сигналов.

За многие годы применения данного метода в медицине было разработано множество подвидов ультразвуковых исследований, например:

1. Трехмерное УЗИ – создает 3D изображение в любом ракурсе.

2. Эхоконтрастирование – УЗИ с применением внутривенного контраста, содержащего микроскопические газовые пузырьки. Отличается повышенной точностью диагностики.

3. Тканевая, или 2-я гармоника (THI) – технология с улучшенным качеством и контрастностью изображения, показана пациентам с избыточным весом.

4. Соноэластография – УЗИ с применением дополнительного фактора – давления, помогающего по характеру сокращения тканей определять патологические изменения.

5. Ультразвуковая томография – методика, аналогичная по информативности КТ и МРТ, но при этом совершенно безвредная. Собирает объемную информацию с последующей компьютерной обработкой изображения в трех плоскостях.

6. 4D-УЗИ – технология с возможностью навигации внутри сосудов и протоков, так называемый «взгляд изнутри». По качеству изображения похоже на эндоскопическое исследование.

Сравнение результатов расчетов показывает, что при интенсивностях ультразвука, используемых в физиотерапии, лишь смещения и сдвиговые усилия, возникающие в градиенте скорости, могут оказывать непосредственное влияние на клетку. Однако в некоторых условиях даже слабые радиационные (постоянно действующие) силы способны обусловить определенные биологические эффекты, например образование сгустков крови в сосудах лягушки и куриного эмбриона.

Интервал интенсивностей ультразвука, применяемого в ветеринарной и биомедицинской практике: от 3-10 Вт/см2 в поле излучателей диагностических аппаратов, до 4-10 Вт/см2 в фокальной области фокусирующих излучателей, используемых для разрушения глубинных структур без повреждения окружающих тканей.

Общепринятый интервал интенсивностей ультразвука, используемый в физиотерапии: 0,05-1 Вт/см2, реже до 2-3 Вт/см2. Подразделяется на три области: малая - (0,05 -1,5) Вт/см2, средняя - (1,5 -3), большая - (3 -10) Вт/см2.

В исключительных случаях, например при лечении болезни Миньера или обеспложивания животных, интенсивности повышают до 10 Вт/см2, При интенсивностях ниже 0,05 Вт/см2 ультразвук практически неэффективен для лечения, а при интенсивностях, превышающих 1 Вт/см2, может вызвать нежелательные эффекты, такие, как подавление физиологических функций организма, перегрев тканей, деструкцию клеток и клеточных органелл.

В диагностических целях используют как непрерывный ультразвук низкой интенсивности, так и импульсный ультразвук довольно большой интенсивности, но с короткими импульсами и невысокой частотой их следования.

В зависимости от условий задачи и режима воздействия ультразвук характеризуют либо максимальной в облучаемом объеме (SpacePeak-SP), либо усредненной по пространству (SpaceAverage-SA) интенсивностью.

Аналогично ультразвук характеризуют максимальной при воздействии (TimePeak-TP) или усредненной по времени (TimeAverage-ТА) интенсивностью, а также интенсивностью, усредненной по пространству и времени (SATA), максимальной во времени и пространстве (SPTP), максимальной во времени, усредненной по пространству (SATP) или максимальной по пространству, усредненной по времени (SPTA).

Интенсивностью, усредненной по пространству (ISA), называют величину, измеряемую отношением всей энергии, переносимой за единицу времени через площадку, перпендикулярную распространению волны, ко всей поверхности этой площадки.

Очевидно, что на разных участках площадки интенсивность ультразвука может быть неодинаковой.