ВКР: Обнаружение мелких дискретных рассеивателей на фоне спекла и квазистатическая эластография в резиноподобных средах

1. Введение
Ультразвук подходит для диагностики заболеваний, среди симптомов которых числится появление неоднородностей в мягких тканях (например, камни в почках). Ультразвуком можно их и лечить (к примеру, те же камни можно разбивать фокусированным пучком). Обычный ультразвуковой сканер видит границы акустического импеданса ρc. На картинке с аппарата УЗИ врач видит выделенные области, где импеданс сильно отличается от среднего импеданса в биологической ткани (приблизительно равного таковому в воде). Но можно расширить границы применимости обычного ультразвукового щупа - измерить при помощи его упругие характеристики ткани (модуль сдвига). Это принесло бы пользу в медицинских обследованиях, поскольку изменение этих характеристик часто связано с патологиями. Например, при раке груди опухоль намного жестче фона. А киста заполнена жидкостью, может быть невидима на обычном ультразвуковом исследовании и при этом заметно мягче здоровой ткани. То есть дешевое, безопасное и относительно технически простое измерение жесткости тканей при помощи ультразвука в некоторых случаях может заменить дорогую диагностику на рентгене или МРТ. Модуль всестороннего сжатия в тканях различается слабо и приблизительно равен модулю всестороннего сжатия воды. Сдвиговая жесткость на несколько порядков ниже модуля всестороннего сжатия. На Рис. 1.1, 1.2 показаны характерные масштабы величин сдвигового модуля упругости в здоровых и больных тканях. В данных примерах акустические импедансы различаются слабо, то есть глазами стандартного УЗИ они бы не отличались [1], [2]. Благодаря интересу к измерениям упругих характеристик биологических тканей создан и развивается метод ультразвуковой эластографии. Существует множество методов таких измерений, каждый со своими достоинствами и недостатками. В данной работе реализованы два метода: квазистатической эластографии и эластографии на сдвиговых волнах (Shear Wave Elasticity Imaging).
Квазистатическая эластография Квазистатическая (компрессионная) эластография - метод измерения относительной жесткости тканей, основанный на том соображении, что при приложении внешней механической силы ткани разной жесткости ведут себя по-разному. Причем временной масштаб изменения внешней силы сильно больше, чем период ультразвукового сигнала (по отношению к УЗ сигналу сила квазистатическая).