ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ БИООБЪЕКТОВ ПО ИХ СОБСТВЕННОМУ ТЕПЛОВОМУ АКУСТИЧЕСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ

Аносов А. А., Пасечник В. И., Бограчев К. М.
Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, Москва; *НИЦ "ЭЛДИС" Института радиотехники и электроники РАН, 101000 Москва
Для получения информации о внутренних характеристиках биологических объектов необходимо разрабатывать пассивные методы, не оказывающие на исследуемые структуры никакого воздействия. Регистрация теплового акустического излучения в ультразвуковом диапазоне, причиной которого является тепловое хаотическое движение атомов тела человека, позволяет получать информацию о внутренней температуре исследуемого органа. Посредством измерения теплового акустического излучения удалось измерить глубинные температуры модельных образцов и частей тела человека (Миргородский, Пасечник, Аносов), в том числе, при нагреве различными способами. Настоящая работа посвящена выяснению возможности определять экспериментально распределение глубинной температуры. Экспериментально исследовали возможность восстановления распределения глубинной температуры на модельном объекте (раствор глицерина) и в кисти руки человека. Модельным объектом являлась кювета с 90 % водным раствором глицерина, акустические свойства которого близки к свойствам мягких тканей человеческого тела. В кювету поместили нагретую на 7 К относительно всей кюветы прямоугольную в основании нагреваемую ячейку 32х32 мм2 с акустически прозрачными стенками, заполненную тем же раствором глицерина. При восстановлении исследуемый объект был поделен на двенадцать квадратов, из которых четыре были нагреты относительно остальных восьми на 7 К. Излучение измеряли пьезопреобразователем в 14 разных положениях с одной стороны кюветы. При решении обратной математической задачи использовали метод регуляризации по Тихонову. В результате получено хорошее совпадение восстановленного и заданного распределений: по нагретым квадратам измеренный перепад температур составил 6,9 К, при погрешности дT= 0,4 К. При исследовании кисти руки человека, опущенной в аквариум с водой (температура t=20-330С) профиль ее внутренней температуры восстанавливали по измеренному тепловому акустическому излучению под двумя углами со стороны ладони и с тыльной стороны кисти. Распределение температуры в глубине кисти восстанавливали в виде кубической параболы. Максимальное значение температуры составляло у разных испытуемых 33-36°С при t = 28-33°С и уменьшалось до 26-30°С при снижении t до 20-24°С. Координата, при которой температура максимальна, лежит у разных испытуемых на глубине 1,0-1,4 см от ладони (толщина кисти - 3 см). Восстановленные профили внутренней температуры хорошо согласуются с физиологическими данными. Погрешность восстановления не более 0,5 К. Таким образом, экспериментально показана возможность восстановления распределения глубинной температуры биообъектов по их собственному тепловому акустическому излучению. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант №98-01-00100).