автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Биотехническая система ультразвуковой диагностики костных тканей средней зоны лица в посттравматический период

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственный ~ Технический Университет имени Н.Э.Баумана

На правах рукописи УДК (534-8)+(б1б-001^5)

Шошенский Аркадий Михайлович

БИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ КОСТНЫХ ТКАНЕЙ СРЕДНЕЙ ЗОНЫ ЛИЦА В ПОСТТРАВМАТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД.

Специальность: 05.11.17.-Медицинские приборы и системы.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете имени Н.Э. Баумана Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ЖАРОВ В.П. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор БОЕВКИН В.И. кандидат технических наук, с.н.с. ВАРШАВСКИЙ Ю.И.

Ведущая организация: ВНИИ медицинской техники.

Защита состоится "-3 " 1996 г. в 2Г1 на

заседании специализированного совета Д 053.15.13. при Московском Государственном Тех ичаском Университете им.Н.Э.Баумана,

107005, г.Москва, 2-я Бауманская ул., д.5.

Ваш отзыв в 1-ом экземпляре просим выслать по указанном адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ Ю1.Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан "_"_1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Типография МГТУ им.Н.Э.Баумана. Объем 1,0 п.л.

Тираж 100 экз. Зак. К: 2.9 Разрешен к печати Ь. 02. Эб.

ОЕЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Уровень травматизма т< современном обществе .продолжает оота»птьс?т агхзезпк."Вок&шде доля трап« приводам- к повредаеияяи костей, вьшояиякгр-'сг ояорво-дзлга-твлкч^ -- кйоги« другие футахии организма. тттслглгу®

часть топот яоврекдсгогЦ составляет перелсг-ы шщеик костеЗ з результат.-! цорстяго-т^аисао&хшпс -нройешестзий; хатастт*-Л, - ' ■ ;г: л ;■■. 'Змто13Г..гг " :":л;'г:.":; трагм.

* • -- сгсе::::-"' ■, ядч пездекаат!»^»! медицинской

ясг-гоци .в бшсяайгий посттразкиткческкй цериол nnnr.fi«"» — -

■ища, 1то вынуэдает врачей к проведению дополнительного слспгюго курса лечешш. Характер проводимой больному с пос-ттразматичеснхж деформацией операции различается, а завгтси-иост'Л от тотз. образовавшейся между отломками костей биотканей. Существующие метода диагностики не в полной коре река-ют проблему дифференциальной диагностики тзша ткали оач.ояками, иоято:^ актуальной- ргпраГ-оч'Х-.

иг,-."-;' •• дккгяос.л ^оиотг:-г-:::.:-: Порог-^ьстяяткл-

12". '.:'„; .;ая ультра: , г; • диагностики иа-аа г?*?о«Г.

г;о'_лыго высоко»"; --'.-г; I —.стьитеяыгоитк к патоио-

-»лха трецкп и перелом■..

Суаваментальныа осхтони ^»^а-диагностики т-1,«;— рдазс биологических ткшхей в •лоот41'г--х2::2'дичесю«Л период йп-аируются на исследованиях упру.*'.::: х-: арочност« ■-* свойств костных ткаыей, ярозеденных в МГТУ ик.Н.Э.Вауь она под руководством д»т.к.. яроЛчссорэ В ЛТ.Яощилава, Анализ иите-ратурьт показал, -гто хвмегслщеся практические разработки в области ультразвуковой диагностики костных тканей не адекватны задачам диагностика в телгостно-лицевой дагоург.тди, поскольку акустические мз^яерения в области средней »«км ятгцз

имеют существенные когрешности, связанные с особенностями

«

их анатомического строения. Это говорот о необходимости разработки методики ультразвуковой диагностики костных тканей, позволяющей с высокой достоверностью выявлять.нэправк-

1

» льное фпбрознотканое сращение односторонних переломов средней аош! лица в области скуло-височыого, скуло-лобного отростков и екуло-челюстнога отведения шириной диастаза от •

0.3. до 3 №1 и с. различной величиной посттравмапргеского смещения отломков для гшбора врачом стратеги! и тактики ло-чашгя, наиболее аффективных для устранения уродств лица.

. является разработка мето-

дики л технические средств ультразвуковой диагкестики*костных тканей .¡дней зохгы лицевого скелета в поздний посттравматический период.

Б работа релались следукядие задачи:

1. Анализ методов акустической диагностики костных тканей.

2. Анализ особенностей расггростр. зеаия ультразвуковых волн п области средней зоны лица в жэрма и патологии. •

3. Разработка методики ультразвуковой диагностики „костный: тканей средней зоны лица в посттравматический пг }иод.

с,- Аппаратурная реализация методики.

5. Экспериментально-клиническое исследование разработанной методики и аппаратуры.

Методы исследований. В теоретических исследованиях использовались методы теории упругости к. акустики, теория биотехнических систем. В экспериментальных исследованиях использовалась современная аппаратура, результаты измерений обработаны методами теории экспериментов.

' заключается 8 том, что

предложена и научно обоснована методика ультразвуковой диагностики костных тканей ср'едней зона лица, особенностью которой является сравнительный анализ частотного спектра и временной форма ультразвукового импульсного сигнала, прошедшего через область патологии по сравнению с нормой. На основании теоретически« и экспериментальных исследований установлена взаимосвязь типа ткани в области посттравматической патологии костных тканей сродней зоны лица с параметрами временной формы ультразвукового импульсного сиг-кала, прошедшего через, эту область. Получена зависимость

п

изменения длительности упт-тра.зпулевого сигнала от срока, тгроаептого после операции репозиции скуловой кости.

Практическая ценность, диссертации состоггт1 з тем, что

\ - ~ ~

разработана иетодизса диагностик аострраюмглгг^чоежои лато-лоп® средней зонм лица. к доа^ы рекомендации для се »! асяаиичаскоЯ прает«пе. Првдяоденп тезекгстсспвг® реввкия для изготовления идяог.ябари'лчой аппаратура ультразвуковой •

~осТлии< средней зоны тп:';з яоеттрат^ма-

»г.гге-рк«;;. йся* результаты могуч- 6у:ть исполь---

зог.ешгт яри прое:£тирозан:1я серийной диагностической ашхара-

Роботы. Основныа положения работы были доложены на научных семинарах кафедры "Биомедиципсзиге техшпа-скиа системы и устройства" и отдела НИИ РЛ 01 МГТУ,. Н.Э.Баумана (г.Москва, 1994,1995 г. > , Второй Европейской' конференции по инженерии и медицине (г. Штуттгарт, Германия, 1993 г.), на мелззузовсхой конференции "Фундаментальные основы диагностики состояния. тсяозгка." (г.-4".......

Csi---K?-i!cTfj/Gypтеки? уннгерептзт, 1394i'.) и яаучхто-^лдкдиа-^еролцки tip.i" Сто:--,.уэяопгт,- (г.Москва, 1995). Ст-л-стура_и_об"ьсм. - Г.«? .. состоит ив У.пзре-

, i'pox глан, закякминм.". - литературы (106

и приложений. Q6l;,v"„ oü. ••.•«• диссертация 177 страниц. Диссертация содержит 31 ркеуззи и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.- -- .....

...........-г

Во введении обоснована цель и задачи тосс^рт.'гцкзппой работы, приводятся положения,выносимые на защиту.

В первой главе на основании литературных данных рассмотрены вопросы современного состояния и места ультразвуковой диагностики среди средств инструментальной диагностики жо-стйых ткёней з посттравматический период. Исходя из современных представлений о строении компактной кости на основе анализа медицинской литературы рассмотрены три основных структурных составляющих костных тканей8 холлагеноЕса so-.

летаю, ютхзральное вещество и жировая ткань. Отмечено, что содерг.и зга и распределение по объему кости этих компонент определяет характер ее деформирования к влияет на 'акустические характеристики. Рассмотрены физиологические процессы, происходягдае при репаративной.регенерации костных тканой. Подчеркнуто, что процесс новообразования костных тканой во многом определяется условиями регенерации в начальный период закивления.

- Обосновала актуальность своевременной даикюотш^: состояния костных тканей средней зоны лицевого с:;елата в пос-ттравматическяй период,, поскольку в результата псралсиов костей средней зоны лицевого скелета и иесйоеврсагенко оказанной медицинской помощи часто образуются поеттракжтгче-езию деформация лица. В результате исследований д.м-,н., профессора В.П.Ишюлитова и других авторов установлено, что определение типа ткани между отломками является <-чргай из основных задач диагностики, поскольку при наличии дкаотгааа больным производят операцию репозиции костей юти операции трансплантации костных тканей. В случао посттравматической деформации, когда обнарутяивается, что произошло новообразование костной ткани по тпши перелама, больным производят операцию контурной штастшш липа.'-Таким образом, пооперационная диагностика посттравматичесхих деформаций сводится к рентгенологическому исследованию относительного расположения отломков и критериальной диагностике по определению типа ткани .между отломками.

На основании литературных данных показано, что рентгенодиагностика позволяет получать объективную информацию о положении отломков и минерализации регенерирующей кости, однако ее применение ко всегда позволяет произвести достаточно точную диагностику состояния костных тканей средней зоны лицевого скелета (особенно в поздний посттравматический период) . Проанализированы причины этого, эаключакксиеся

»

в наложении затемнений от костей лицевого скелета на рентгеновском снимке, а также в малой ширине диастаза и значи-

4

тельном расстоянии от объекта до ajnrmw, что —-n:.os>-il it cynac.vTiox-rríoii <sepe»itoc»í изображений.

Гасскотр'.:-':.! ^мтоди диагностики,. связанные с анатги^о«

'C.yÓTUWCjOtR иолсбчякй к НОЖ! В 6tS006"V-ir.4V t • 'лмарснхв íí'-" зокгг*ес;:ого >овх<зяштса, спакгг» ccSs-i'-c^au ivuiieoeat® кости imw ч/тт^^'С' ~ с ; 'j '■'.') ' ■ - . , ■ f.. ' :: z ' oonac^'t

iv.".iijojr.o; c:—зат^.^г.'^'П-гч " '.лсг^г; «Ojm,

3íra4Jrr££T¿HbIír тзтптятг т* —,-C-.'. .y :: v : yj: . j'y■ л ■

" "" " . - v :. \"p- ■: :■. vu-jl-''.' on;.: " ¡ .

> лостетг "стю^-остой аяао Э.Я.Дубров (г.Москва) ,

1973. a Mrio V -Л ___„iuuaw»' I" ^^.^irvd

----костей коначностей) . Отмечены

обсрж» недостатка: болыаикства мэтодоп акустической дяагпос-■псгсп 1:остейг низкая разрешающая cnoccSíiocTi п ~гтсо1:ля: noy-рмиоста измерений, ограпичпзаюакэ nsavxsusz^a нодобгаах систем в клинических условиях, а тшсяэ проимуцес'тза, змзотсо-гткесл в потенциально высокой селективной чузстгнтольности зс дор.-глетам, простоте применения и боэвре^оетя. . . ..

'..".•■.. Í.VC-Í-?:-д ультр^ззуг.о .-о:''

'.'с:.'' .. zpo: 'ejí ■ ■:- ; ..vo'í'-aro

zzjz:^.{,\v\ftv<> уткьтраа •.ywo->oro ••:. . .'."-опгодп'-го Hipe..» t. •

iwcn roewrpacfaTstivac'.rc "; ac.ro-or-. -

прттда'СЛ таг.;' -лягвскох-о

анализа ярояекдегксг угл'гразауловиж чоян-черо» ¿нотхояи средней зоны лица с целью зыбора параметров излучаемого сттг—х -^¡яствшез оцвтсш патологии по параметрам пригштого ро-

зультнр.утсглого сигнала. ......-.......

Рассмотрено распространение ультразвуковой волны, возбуждаемой на поверхности, через слоистую биоткань, вккюча-ющую внешний слой м^гктг: тканей и слой костных тканейг шь-зхащие па полупространстве мягких тааней. На основании известного описания акустического поля точечного источника,

' с

с учетом конечной площади,излучателя построена феноменологическая модель прохождения ультразвуковых волн через анатомические структуры лица.

Расчет по модели проведен в приближении плоскопаралле-льности .слоев, а также полного затухания волны в глубине биоткани. Результирующий сигнал для модели с характерными размерами средней области лица представляет, в основном, суперпозицию-следующих волн: волн дифракции (на краях излучателя) , отраженных от поверхности костных тканей, а также обобщенных сдвиговых волн, включакщих объемную сдвиговую и поверхностную волны, распространяющиеся по костным тканям.

Расчет гштенсивностей компонеь результирующего сигнала в зависимости от относительного диаметра излучателя показывает, что, во-первых, для обеспечения отношения двух со-ставлягацих не более 2 необходимо использовать излучатели диаметром не менее толщины слоя мягких тканей (максимальный диаметр ограничивается шириной кости), Во-вторых, минимально© расстояние мепду краем излучателя и приемником должно быть не менее 1,5 толщины слоя мягких уканей из-за-нелинейности зависимости на более близких расстояниях.

Количественный расчет интенсивности волн в, зависимости от частоты показал, что для уверенного приема полезного сигнала, обусловленного сдвиговой волной, для характерных размеров исследуемой анатомической структуры: Ьи=0,5-1 см,

=0,5-1 см и отношения сигнал/шум= 5 при напряжении электрического шума на входе усилителя 15 мхВ, частота излучаемого сигнала лежит в диапазоне 100-300 кГц. Верхняя граница частотного диапазона определяется резким возрастанием затухания ультразвука в костных тканях на частотах выше 300 кГц. Нижняя граница частотного диапазона определяется низшей частотой собственных колебаний слоя мягких тканой по толщине.

Подучено феноменологическое выражение временной формы результирующего (импульсного) сигнала, прошедшего через 6 . -

Слоистую модель, которая представляет суперпозицию отраженного от внешней поверхности костных ткаиай импульса и со-бстаеттямх колебаний-кости. Значение "пксряемсй длительности результирующего (детектированного) сигна::;! могг.ет быт:« определено из Е^фажанш!

I = * * ^, а ,/гт?. А. /м, -1 ^ ^

С г, С„ •• . -к И Пи N

"Т" '•. - •••с-.тггя!? елс- : метает: тжда'ей, п. - сг.ог:

.-хх,С,. - с.'горссч-н зг,у::а. з магазек. ч-иаиях, С\- - спорость сдваЕГовкгс золк в KocTja.DE тканям - I - ;-----

--------1 иэлучакюго импульса, сСхк - затухание .полебакий-кости, /40 - пороговый уровень, ~Ап- амплитуда раэуялтирукн»«-го сигнала, - коэффициент прегеоядепия вояяи. бтют-паки в области патологии.

Количественный расчат 'длительности розулътшэусд-го сигнала в норме показал, 'что это эначеккз укензьпаотся гга 10-\'.г:"... при увешхчектлт^ ^.-Л.. ¡у .1- V

ил

.-г.' .■"••г.< с-' .; : ; V . '.г'-'.гс.д^/сч, . , -

ттл: - " ..^.сич ' . --.г ■

■:о:сгу/).:г сскагл», вошдевпш тойттрадиат, ^оежой' де-

формации, объемного сопатаяся»™«» » ——.>.':.| ои ^г-:'-:"о;'.'

1'.ро.":с. .; о^аств патологии

Г) - ^ АА е. £> . Л

г™* (у - .и^лг. едяет-*.. ^ • глот.чость, ч,' - зтгозадь лои«,о<йта;»го сс«*зиш1, к - костя»» -тк.'Г'П, д - £ко-*чсаки в области диастаз»,-

Засисимость длительности результирующега сигнала от от-

Ecuointîi сдиигосых импед&ксов биотканей s области патологии

ах костный тхаиа^, полученная для hk =1 с:г, см, L =2 см,

ног;азьпзает, что это значение изменяется (уменьшается) по

-г -г

С)?01»нанлда с нормой: для отношения 10. - 10 (био.-кпд:сости) -50-60%, для отнокения 16^ - 10 (isirsaie ткани) - на 25-' '10%. ■ ■

Для -.типически важного случая разргпза. с:сухсо-висо---люго nsa проведен анализ изгпбиюс колебагпхй скуло-^псочного отростка в приближении гфивошшейного бруса персконаого се-чешт. В качестве ксходкьас дам&ис вводазга noin^L'i профиль скуко-висо'щгаго отростка, измеренной на внтаг^тпом чарапе. 'Cpasax^wis условия! упругие napnr-ii; бясолюй зксстасстп на

обоих концах бруса. Их правомочность обусловлена тем, что * " ) ет-З/тгавая кость переходит в массианум герхгхка челюсть, a

ехуло-ЕИСочпмй отросто;г. переходит п кассиЕкмо кости' черепа. Варьировали слодуквцг* параметры моделиi величину осевого смещения, локализацию сг-;ещенйя. Результата расчета собственных «частот колебаний ггетодси бисекций noicetsEcssior измекешю частоты до 20"'i. при смещениях частей бруса относительно ося до 50% диаметра бруса со спайхой фрагментов (аналог ноеттраакатичеезеой деформации с новообразованием icocTïïoii ткани келсду отлеггегаки) . Разность скшютуд лсолеба-ний концов отлемкои при параметрах дефектного участка, со--отгетстьугзчхос фиброзком-у срадеюло » 10-15 раз бояьие, чем при параметрах, соотвотствуюцизс новообразованной кости.

Рас смотрела; попроси синтеза биоте^снической системы диа-ï-.юстша; костгшх тканей в посттравматический ¿ериод, в которую как составная часть входит подсистема ^пьтраз.вуко-зой диагностики костишь тканей. Ультразвуковая диагностическая подсистема вшошгкёт роль критериальной диагностики по опраделашоо состояния биотканей между отломками, тогда как рентгеновская подсистема выполняет роль основного диагностического средства..

приведет! результата' эксперимектпц^ч^т-о

гмсяегхояагэв-л zsr-zswiGinerr, вгрпмб-пснил разработанной 7-s-jo-ультрляг.^-. л» ;сй диагяозскггя ксо«а»_г;сан<гй.средкей_so—. . J я зост¿хь-шмататескак. период, Прмщгя» гхмхгупъс.и^й ые-'"'.-¡т:.;' оа:o;.ui*: v-xa чоабуждашя! siB поворэнгости бтготгаик «™ч»гт!угет:ег*г> ггизуги*,» -«icicm-ck зелтолкзтйигя о:-,:ояо 20W тсГ»; к-.c3K$ps'tr;;jr зрздпрго nepjfonj ¿1 ^-¡зтелькосги рззупъл-гету/те.го сигнала, отошедшего ирг»«»*» »зтетггптг. Тас.и-.^ «о-

-tr^iy--';: олчл '1мт.гул*-.ал i я 'т./сч'о'П.Ол"-^¿uic^ciiei-100-300 яХтз;, использовалась частота 200 кГц (в середака mamwai , ——■— —~ ____ Z.Z tS.

Разработки'экспериментальный стенд, зхшютающтсй преобразователи ультразвука па основе, пьеэохерзмизш. С г.зэг испсль-зозатп-гек ггросодепи зкепер^лонты in vitro ао физзтческ:о:«у ко-делироЕахкзо посттракматических состоякй костей средней so-кьi лза;а: дггастаза, .посттравкатаческой деформации, демикера-лизощтя, фгассировахпах отломтааАнализировалась ахшяитуда

-j н ch.-mjl;:.,. дог.иЗулд^ьтл'и ;г нрмо:ю irs-'jrrrzi.c1 гголор:"--

'.;ост;: "iicoroevrii m .•.•¡i-.ux'f -c;,--

.;«•;.. ¿0f> •U'*ti i? оврадгяяс-тс«, з ocuowoh, ^"-ow*-

ггоклеггазг* жс*ая)х*псйг яося», В случаи

;с шстttarjusi ■кмяхей к»коня««с» (уявяь-сачтся 70-80% ао срв»кв;вао с кормой акштогури сигнала, {¡есиидсзлжшгз юквлыюй' л-осттраьмзтяческсй доферггагел! доха-знвает, что после' ххрохозядеш-ш импульса через область емещ«-^го стлл/а.умв ii-.twiti-viOTCK яа 10-15*. tin сраяпвтаяо с jrop-;:и. Яр»? оол&уядслив правке сигнала на яовердаюет« вис й-пего слоя мягких тканей временная форма результирующего сигнала представляет налоямниа -копебаше! с частотой заполйа-аи излучаемого импульса и колебаний с болэя тгслп, здачяпия которых определяются такие гиометричосхлми сазиерсми кости, В этом слуиш ири ыоденъном диастазе (с зштерпоэиютей нягвтизс тканей) изменяется пастопгьш спектр

сигнала по сравнению с нормой! амплитуд«* низкочастотных составляющих снижается. Для количественной характеристики временной формы сигнала использованы значения длительности я среднего.периода. Установлено, что различие между случаями заполнения диастаза жилхостыо и мягкими тканями составляет 40% по амплитуде, 25% по длительности. Установлено, ■ото при остеосинтезе отломков титановой пластинкой, закрепляемой в отломках на-шурупах, наличие диастаза с интерпо-эицией 'г-1ЯГкик тканей практически не влияет на параметры сигнала. Влияние остеосинтеза отломков стальной проволокой диаметром 0,5 км на параметры сигнала при диастазе несущественно, При возбуадэнии ультразвуковых импульсов с частотами заполнения 500 кГц и 1 МГц наличие диастаза шириной 1" гш с интерпозицией мягких тканей практически не оказывало злияния на временную форму результирующего сигнала по сравнению с нормой. Это подтверждает правильность выбора верхней границы частотного диапазона. Параметры результирующего сигнала при диастазе .зарисят от располо,-;евия приемника, ел поверхности: длительность сигнала в области за диастазок снижается постепенно, поэтому необходимо расстояние от проекции области патологии: до излучателя и' приемника не менее толцимы мягких тканей.

С целью, одрзделенпя параметров результирующего сигнала, прошедшего через анатомическую структуру в норма проведено исследование па 20 добровольцах без видагсой асснмзтрип лица- При возбуз.тдо^т колебаний в области плато скуловой хоста: измерялась ангхггитуда, средний период, длительность н

Еремешха;; зодер;.~:а гхмпуяъса в различных областях средгой, . /

верхней и игсл^гй зон лкца. Абсолютные зпачех^ия измэренкых параметров хгрийедоим в Таблице 1. '

Ультразвуковые хс-кгулъсы характеризуются накиеньиими амплитудам»! в областях лобных пазу:! и .челюсти. Для

основных диагностхгчесхххх отведений исследована ассиметрия по измерения:-! среднего периода, временной' задер;:сги (на расстоянии мехзду преобразователями 2 см) и 'длительности ре-10' "

зультирукщего сигнала,, причем■разница этих величин на симметричных отведениях оказалась несущественной.

_____.-,_____.----- - — - - - — ~ " Таблица 1„

Область Временная Длительность Средний

установки .задержка, икс сигнала, икс период, мке

Слуло-лобный 21±4 240±90 35 ±12

отросток

Скуло- 19 ±4 190±65 40*16

^ л-!О О

отросток

•^олюстное

отведение

Носо- 20±4 130±.45 20±8

орбитальное

отведение

Разработан и изготовлен макет прибора импульсной ультразвуковой диагностики костных тканей, позволявший " рять времехлгутс заяеряжу. средний период и длительность результирующего импулесного сигнала. Особенностью разработанной импульсной аппаратуры звлястся предварительная калибровка усилительного тракта по максимальной амплитуде предварительно излучаемого импульса. Также разработан х вадо-товлен макет прибора дзухчастотной диагностики цл.-?. кзмвро-ния аишяяуд непрерывный жолебаний .та двух -частот-аз:, близких к частотам собственных колебаний- зюсткы«: т-каяей лица (30-60 кГц и 80-110 кГц). • '

Проведен анализ основных погрешностей .диагностически»: измерений. Погрешность измерений аг-шлитуды составляет 3035%, а для импульсной методики погрешность измерений временных интервалов составляет 15%. Установка лреобразозата-лей ня симметричных областях лица по значениям временной задержки сигнала позволяет снизить погрешность измерений с 15% (при установке по линейным измерениям) до 124.

Нроведен анализ зависимости параметров результирующего сигнала, от изменения усилия ¿ркдатия преобразователя и времени сжатия'мягких тканей до измерения. Устепонлено, что при возрастании усилия прижатия: с 0,3 И до 1 Н длительность сигнала увеличивается в 2 раза, а при ЕОзрас-га1£ии с 1 Н до 3 И практически по изменяется. Установлено, что имеется взаимосвязь кевду параметрами диагностического сигнала и зондирующего (излучаемого параллельно поверхности кости): ¡сртательность зондирующего импульса на скуло-чалзсстнсм отведении увеличивается в 1,3 раз по сравнению со скуло-височ-atas, временная эадергжа этого импульса практически -se зависти? от усилия хгрпззагия. Поэтому возколзю сравнение длительностей последовательно излученнах диагностического и зондирующего сигналов для предварительной оценки толцзяш мягких тканей.

Предлопена, методика анатомо-топографпческой призязхи преобразователей к биообъекту, основанная на предварительном определении локализации областей пониженного влег.тро-сопрот;:-;ле;Е1Я и установки преобразователей в эти области. Как показали эксперимонталькзгэ исследования, применение но-'добкой методики позволяет снизить погрешность многократных измерений из-за неточности установки с 25% дс 15%.

Проведена ктпшическая апробация метода' и аппаратуры'на базе хирургического отделения ЦНИИ Стоматологии под руко-згодством д.м.к. , проф. В.П .Шшолитоза, совместно с аопира-нтом ЦНЗД Стоматологии В.А.Харинпм.' Всего за период с 1992 по 1994 г. обследовано 56 .больных в возрасте 23-31 год, обратившихся по поводу посттравматической деформации сродней зоны лицевого скелета с давностью травмы не менее года. Методика дооперационного обследования больного включала в себя анализ данных рентгенологического и клинического' обследований, установку преобразователей на основе этих данных таким образом, чтобы линия перелома находилась мелзду

/

ними, нормирование усилия прижатия. Измерение параметров • jльтразвуковс: ■> сигнала на больной стороне. Затем преобра-12

зователи устанавливают симметрично на здоровой стороне, григем в качеств«» калибровочного испэпьзуют зиачекио •зрехв-':мся ланерст у а/ду изяучеттч»? и сягиакама дрк яэ-

.игроп'.мх аа 6ель:.юй •зторопе и измерении параметров улыраз-¡.уходаго актаял. Крктор;-?;-? яиагпосттси арк цаопарапиор.нем. '»бгзге.тговяяж жетдатось знач«»*.»« ОТИОЗВИ« математического ;>:-7(да1й1л средгаго периода ультразвукового сигг'ала на боль-яся стороне х аналогичному лячввчмтл- *?<» ^дс^о^сй с™ср"г>

.л.г:тхзичпо 1!..,' -ояаульх-атам ^оопер/.атиотпюго о^слецльигля ¿¿рсдолегш кр^л-ории неправильного фмброзтготзсапого сращения

перелетов срегптей тттггтлчл"^ —. — - —---

ппонпгп <1> -а •—гггг {") СГ^С---—а с.,^ -

ло-чевсостного (3) и лосо-орбитальнсго (4) отведения» Отношение' средних периодов результирующее сигналов на здоровой и больной сторонах составило: для о'^взденяя X - 3,6+0,3, для отведения 2 - 4,2+0,6, для отведения 3 2,7+0,4, для отведения 4 - 2,5+0,4. Правильность поставленного.диагноза зеркфттхет'гровалась результатами гистологического исследеза-

лг»оз< >» «э 13 4 з&следоваггкй па paamntaiar дилпокмиитесютс ог-гедокажс V 56 полмгюс) пртл обопецовягпя* с яоетчх.ч> irrer/-

tievocmnt «t й ид 1.0 о*сг»доз\>т£.;к с. псжгаш& даух-тс.стстпсй мзтодикзд по иэмереют.1 разносл* о'кгопгонпя оизли--ryjT ид даузс частотах непрерывных тсояебахдг^с. Проявлена пка-тоетика трепе больных, с двусторонними переломами, причем а дьуд случаях поставлен правильный диагноз.

Поелеоперационая диагностика заживления перолоноз аро-Test {ГвлЬы^м, лагоуым еиарация panoovitoBi «лсуковой кости «розодиласъ с закреалетвюм проволокой. Всего было обследовано 16'больных. Начинали проводить измерения после спада отека, а заканчивали после полного восстановления свойств .релонировакной кости, что подтверждалось, а частно-ст, ректгенопопиеопет данными. Установлено, что и процесса заглгрлеяия перолона изменяется средний поряод и длительность импульса. На зависимости длительное ти реэуль-

* .

тирующего .¡, ,';;ала от времени,, проседшего после операции с выделяются две области изменения величины. Временны« рамки первой области соответствуют рентгенологической картина восстановления плотности регенерата в .процессе минерализации (до' двух месяцев после операции), изменение длительности составляет до 30% в месяц, а второй - ноБькгеыик плотности регенерата до нормального уровня Ддо, года после операции) , изменение длительности составляет до 5% в месяц.

Результаты клинической апробации свидетельствуют о при' кенимости разработанной импульсной методики и аппаратуры для диагностики, поскольку они обеспечивают повторяемость и сопоставимость с известными данными рентгеновского и гистологического исследований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ •

1. Проведен анализ основных патологий костных тканей и. методов их диагностики. Показано, что одной из наиболее актуальных и трудных для релекия в клинической практкх.з является проблема неинвазквного определения типа ткани в зоне перело:*а медду отломками костей средней зоны лицевого скелета при посттравматкческих деформациях этой области в поздний.посттравматический период.

2. На основании феноменологического описания амплитудных к временных параметров' ультразвукового сигнала,, прошедшего через область патологии, получена оценка частотного диапазона излучаемых ультразвуковых волн, наиболее подходящего для диагностики костных тканей средней зоны лицаг 100 кГц - 300 кГц, в импульсном режиме.

3. На основании экспериментально-теоретических исследований распространения акустических импульсов в анатомической структуре средней зоны лица разработана импульсная метода-1 ка диагностики, заключающаяся в излучении акустического импульса формы, близкой к экспоненциальной, с частотой заполнения 200 кГц и длительностью 50-70 мкс, регистрации

сигнама прием-шп ц^'^осрйаотзгтсгтст? гг. яэмерлвии среднего периода и япигвльносгтг результирующего сигнала.

, "то измерения, проводимые с автоматической ригулирозхой порогового уровня щяюмпого тракта, имеют погрешность 154. • ■ - ■

■■X. Разработала и проста клгяпчестсуго апробацию аппаратура у>1»м'раавуксвой. дг^г-ностютт здщввия scocthsk тканей, ssxsotaa lí'vuif "грпбора д'еу",--:частст1той ямгноотжш и тсснодздгжггях,-1^:,", обжаеп ;ip/i6op.-.. жшуллсной pe.nep6epantio;rro:l дкатясоют-ки. Теоретически обоснована и экспериментально лодтверлзде-

по •j.j-—— ___'-en." ^«тйпиви - .. ^^"rrz:

периодоз и длительностей рвзультирукпряс импульсных лов на здоровой к больной сторонах - для дооггерациюнной диагностики фибрознотканого сращения перелома. 5. Установлено, что использование при диагностических акустически: измерениях методики анатомо-топографичесяой ари-вязки преобразователей к. областям пониженного- эпехтроеоп-íjotü^íicísui . дает, снижение погрешности измерения гремвнных ¿¡.■нтарг.чглов по хшпцпьсаюИ методике з i,5 pass up». kBotgti-рптиш. изиерзш'ж:.

tí. Установлено„ что использовании значения »ременной зад®-n>/aui я ля установи! преобразователей вместо лшгейкых ..гз"::.с-peinii .позволяет снизить погрош-гость измерения иренекгмх ¡■штурвалов в 1,3 раза,

7. В -результате диагностических измерений, проведешзв; а ■ходе аымвитесжай апробации методов и аппаратурм на 56 бо-л*>чмх - добровольцах обоего пола (возрастной интервал 23-31 год) установлено, что«

- при односторонних аосттрагматических деформациях средней зоны лица критерием несращения перелома с образованием диастаза является при обследовании с помощью двухчастотной методики разность отношений амплитуд колебаний я двух час-. тотиьес диапазонах не менее 404 на симметричных отведениях на больной и здоровой сторонах, •

-при обе.. :дованки с помощью импульсной -методики отношение средних'.периодов на симмЬтричйих отведению;:: 3/6+0,5 на скупо-лобном отведении,, 2»7±0»4 па скуло-челюстном огзада-вш, 4,2±0,6 на скула-височнол отведении, 2 ,5+0,4 па носо-орбитадьном Отведении.

По теме - диссертации опубликован« слэг.'/кцие работы: 1г Наров В.П., Иванов А„В.,.Шошенский А.К. Виоакустическак диагностика состояния мягких и твердых тканой человека// Вветншс СПбУ. Серия 4.- 1994.- Вые.4«- С.88. 2Иванов А.В., Жаров В.П., Шозенский A.M. Исследование акустической активности скелетных шщ// Вестник ГТТУ. - i 1993, Jfc4.~ С.54-58.

3. Жаров В «П., Иванов А.В., Шоаенский A.M. -Эксперимент аль- , нов исследование акустической активности ыьшщ/ / Вестник СП6У. Серия 4.- 1994.- Вып.2ч.- С.31-35.

Zharov V.P., Ivanov A.V. , Shoshenski A.M. Possibilities of acouptic diagnostics in medicine// Abstracts of 2nd European Conference on Engineering and Medicine. -Stuttgart , Germany, April 25-28, 1993, Report E? The 4, 2 pp. .

5. Шошенский A.M., Жаров В.П., Ипполитов В.П.,

Харин В.А. Новые методы акустической диагностики в медицине././ Тез.докл.научно-технич.конференции, носвящ. 165-летию МГТУ им.Н.Э.Баумана.-Т.2.-М.,1995„-С.97„

6. Жаров В.П., Шошенский A.M.- Способ диагностики состояния костных тканей с помощью ультразвука. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке R93051840/14. Приоритет от 12.11.93.

7. НароЕ В.П., Харин В.А., Шошенский A.M. Методика для ультразвуковой неинвазивной диагностики .тканей в' области перелома кости// Вестник СПбУ.- Серия 4.- 1995.-Вып. 2. - С.29-34. '