ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ВДАВЛИВАНИЯ ИНДЕНТОРА

Казаков В. В., Грибков А. Л.
Институт прикладной физики РАН, 603600 Н. Новгород
Разработан метод измерения упругих характеристик биологической ткани на основе анализа взаимодействия ее поверхности с падающим на нее металлическим индентором. Внедрение индентора в ткань осуществляется периодически (период - 0,5 - 1 сек), с постоянной силой. Вдавливание индентора в ткань и его последующие колебания измеряются бесконтактно с помощью индуктивного или ультразвукового измерителей перемещений. Перемещения индентора для заданной силы (до 0,6 Н) или величины вдавливания, записываются в персональный компьютер и обрабатываются с помощью стандартного пакета программ Mathcad 6 и Winsurf. Проведен теоретический анализ колебаний индентора для случая когда свойства биологической ткани определяются в основном упругими характеристиками. Проведен анализ погрешности определения упругих свойств биологической ткани в зависимости от следующих измеряемых параметров движения индентора: времени внедрения, величины внедрения, амплитуды подскока и декремента затухания колебаний. Разработанный метод измерения позволяет исследовать упругие характеристики как поверхности биологической ткани, так и ее изменения на определенной, априорно заданной глубине. Импульсное воздействие на ткань индентора малого (0,5-1 мм) диаметра не приводит к смещению подповерхностных слоев ткани (что исключает их сдвиг в процессе измерения) и позволяет производить измерения упругих свойств на ограниченном участке поверхности (локальные измерения). Метод предполагается использовать как для исследования изменения упругих свойств биологической ткани имеющей "дефекты" структуры поверхности (ожог, рубец), так и для исследования характеристик подповерхностно залегающих объектов (вены, и др.). Реализовано две методики измерений. Первая методика связана с проведением локальных измерений упругих характеристик отдельных участков биологической ткани и представляет собой внедрение индентора с многократно изменяемыми параметрами (силы, времени внедрения). На его основе проведены предварительные эксперименты по исследованию характеристик послеожоговых рубцов. Вторая методика связана с визуализацией (построением трехмерных изображений) изменения упругих свойств биологических ткани по ее поверхности. При ее реализации индентор перемещается по поверхности с помощью координатного устройства. Проведены эксперименты по визуализации изменения упругих характеристик модельных объектов (резина, с различными вставками на поверхности (и внутри) из других материалов). Информативность методики в значительной степени зависит от параметра, по которому визуализируется изменение упругих характеристик поверхности.