Гидроакустические измерения на мегагерцовых частотах. Состояние, проблемы и перспективы развития

А.М. Еняков

ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл.
enyakov@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 1 (17) 2019, стр. 159–180

Статья в полном объеме (PDF)

 УДК 534.838.7 

Рассмотрены состояние и перспективы развития гидроакустических измерений в мегагерцовой области частот, широко используемой в ультразвуковом медицинском приборостроении. Очерчены проблемы развития обеспечения единства измерений в области здравоохранения. Рассмотрены особенности применения фокусированных ультразвуковых полей высокой интенсивности при лечении онкологических заболеваний и задачи, стоящие перед метрологией, в обеспечении эффективного и безопасного применения высокоинтенсивного ультразвука.

Ключевые слова: гидроакустические измерения, гипертермия, медицинский ультразвук, онкология, средства измерений медицинского назначения, сфокусированные поля высокой интенсивности, тест-объекты.

Цитируемая литература

1. Еняков А.М. Установка высшей точности для воспроизведения и передачи размера единицы мощности ультразвука в воде // Сб. научн. тр. ВНИИФТРИ «Проблемы и методы гидроакустических измерений». М., 2003. С. 45–57.

2. Еняков А.М. Государственный специальный эталон единицы мощности ультразвука в воде // Измерительная техника. 2006. № 3. С. 3–7.

3. ГОСТ Р 8.616-2006. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности ультразвука в воде в диапазоне частот от 0,5 до 12 МГц.

4. Еняков А.М. Международные ключевые сличения в области измерений мощности ультразвукового излучения в воде // Измерительная техника. 2014. № 7. С. 68–73.

5. Еняков А.М., Кизливский И., Кузнецов С.И., Чалый В.П. Международные пилотные сличения в области измерения ультразвука в воде // Измерительная техника.2017. № 4. С. 68–72.

6. Еняков А.М. Метрологическое обеспечение гидроакустических измерений на частотах 1–15 МГц // Измерительная техника. 1993. № 2. С. 61–63.

7. Еняков А.М. Гидроакустические измерения при испытаниях медицинского ультразвукового оборудования. Состояние и перспективы развития // Сб. докл. на IV сессии РАО «Акустические измерения Методы и средства». М., 1995. С. 27–29.

8. Еняков А.М. Метрологическое обеспечение гидроакустических измерений в западноевропейских странах // Метрология. 1995. № 8. С. 35–40.

9. Еняков А.М. Гидроакустические технологии и методы измерений в медицинском ультразвуковом приборостроении // Тр. 5-й межд. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб., 2000. С. 233–236.

10. Еняков А.М. Метрологические проблемы обеспечения качества медицинского ультразвукового оборудования // Медицинская физика. 2001. № 11. С. 22.

11. Еняков А.М. Ультразвуковая диагностика. В кн. «Воздействие на организм человека опасных и вредных производственных факторов. Метрологические аспекты: энциклопедия: в 2 т. Т. 2». М.: Изд. Стандартов, 2004. С. 356–396.

12. Еняков А.М. Метрологическое обеспечение ультразвукового медицинского оборудования: монография. Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2006. 159 с.

13. Еняков А.М. Проблемы метрологического обеспечения гидроакустических измерений на мегагерцовых частотах. В кн. «Точные измерения для высоких технологий». Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2008. С. 119–250.

14. Еняков А.М. Проблемы измерения параметров акустического выхода литотриптеров // Приборы и системы управления. 1995. № 4. С. 23–26.

15. Еняков А.М. Метрологический контроль медицинского ультразвукового оборудования // Мир измерений. 2006. № 11. С. 10–13.

16. Еняков А.М. Контроль эффективности и безопасности применения медицинского ультразвукового оборудования в процессе его эксплуатации // Мир измерений. 2012. № 12. С. 10–18.

17. Еняков А.М. Об упрощении методов контроля эффективности работы литотриптеров // Материалы научн.-техн. конф. «Проблемы метрологии гидрофизических измерений ПМГИ-2006. Ч. 1». Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2006. С. 75–80.

18. Еняков А.М. Метрологические проблемы испытаний медицинского ультразвукового оборудования // Медицинская техника. 2001. № 3. С. 20–21.

19. Еняков А.М. Тест-объекты для испытаний и поверки ультразвукового медицинского оборудования // Измерительная техника. 2000. № 9. С. 64–68.

20. Еняков А.М., Савостин И.Ю. Автоматизированная установка для исследований структуры ультразвукового поля в воде // Сб. научных тр. ВНИИФТРИ «Проблемы и методы гидроакустических измерений». М. Вып. 47 (139). С. 235.

21. Еняков А.М., Рудниченко Л.С. Измерители мощности УЗ излучения для испытаний и контроля технического состояния аппаратов УЗ терапии // Сб. материалов II Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика — 2005». М., 2005.

22. Еняков А.М. Измерение параметров акустического выхода портативных ультразвуковых датчиков сердцебиения плода // Измерительная техника. 2006. № 11. С. 55–59.

23. Еняков А.М., Рудниченко Л.С. Измеритель мощности ультразвукового излучения // Патент на изобретение RU 2297603. Опубл. 20.04.2007 в бюл. № 11.

24. Enyakov А., Rudnitchenko L. A method of radiometer with float target for measurement of ultrasonic power of medical equipment. Features of reali­zation // Сб. тезисов 9-й акустич. конф. «WESPAC IX 2006». Корея, Сеул, июнь 2006. С. 105.

25. Еняков А.М. Измеритель мощности ультразвукового излучения // Патент на промышленный образец № 66127 с приоритетом от 19.02.2007.

26. Еняков А.М. Измерительные возможности медицинских приборов ультразвуковой диагностики // Законодательная и прикладная метрология. 2006. № 1. С. 47–55.

27. Еняков А.М. Контроль технических характеристик медицинских эхоимпульсных приборов ультразвуковой диагностики // Законодательная и прикладная метрология. 2006. № 4. С. 13–17.

28. Еняков А.М. О нормативном обеспечении разработки и применения аппаратов для ультразвуковой терапии // Законодательная и прикладная метрология. 2006. № 6. С. 25–30.

29. Еняков А.М. Метрологические проблемы применения ультразвука в терапии // Альманах современной метрологии. 2015. № 4. С. 152–193.

30. Еняков А.М. О перечне измерений, подлежащих государственному регулированию обеспечения единства измерений в области здравоохранения // Законодательная и прикладная метрология. 2017. № 2. С. 15–20.

31. Еняков А.М. Будем ли мы поверять высокотехнологичное медицинское оборудование? // Альманах современной метрологии. 2017. № 9. С. 153–173.

32. Еняков А.М., Лукин Г.С. Метрологические проблемы измерения мощности ультразвука сфокусированных излучателей высокой интенсивности // Законодательная и прикладная метрология. 2018. № 1. С. 47–53.

33. Еняков А.М. Сфокусированный ультразвук высокой интенсивности для медицинских применений и проблемы его метрологического обеспечения // Законодательная и прикладная метрология. 2018. № 3. С. 23–29.

34. Единый перечень измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений [Электронный ресурс]. URL: http://www.fundmetrology.ru/07_epi/epi.pdf.

35. AIMUM (1990). Standard Methods for Measuring Performance of Pulse-Echo Ultrasound Imaging Equipment // American Institute of Ultrasound in Medicine.14750 Sweitzer Lane, Laurel. MD 20707.

36. Thijssen J.M., Weijers G., Korte C.L. Objective Performance Testing and Quality Assurance of Medical Ultrasound Equipment // Ultrasound Med. & Biol.2007. 33. P. 460.

37. EFSUMB, “Guideline for technical quality assurance (TQA) of ultrasound devices (B-Mode) – Version 10” // Ultraschall in der Medizin. 2012. 33(6). P. 544.

38. Pfandzelter R. et al. Technical quality assurance in diagnostic ultrasound in outpatient care in Germany // Ultraschall in der Medizin.2012. 33 (6). P. 574.

39. Shaw A., Hekkenberg R. Standards to support performance evaluation for diagnostic ultrasound imaging equipment.NPL Report AC2. UK,Teddington, 2007.

40. IEC TS 62736:2016 Ultrasonics — Pulse-echo scanners — Simple methods for periodic testing to verify stability of an imaging system’s elementary performance.

41. IEC 61391-1:2006 Ultrasonics — Pulse-echo scanners — Part 1: Techniques for calibrating spatial measurement systems and measurement of system point-spread function response.

42. IEC 61391-2:2010 Ultrasonics — Pulse-echo scanners — Part 2: Measurement of maximum depth of penetration and local dynamic range.

43. Блинов А.Ю., Конов В.А. Реальные пределы точности измерений различных структур при использовании современных ультразвуковых диагностических приборов // Человек. Спорт. Медицина. 2016. Т. 1. № 1. С. 56.

44. Wood R.W., Loomis A.L. The physical and biological effects of high frequency sound waves of great intensity // Philos Mag. 1927. 4. P. 417.

45. Lynn J.G., Zwemer R.L., Chick A.J., Miller A.E. A new method for the generation and use of focused ultrasound in experimental biology // J. Gen. Phy­siol. 1942. 26. P. 179–193.

46. Fry W.J., Barnard J.W., Fry E.J., Krumins R.F., Brennan J.F. Ultrasonic lesions in the mammalian central nervous system // Science. 1955. 122. P. 517–518.

47. Буров А.К. Получение ультраакустических колебаний высокой интен­сивности для воздействия на злокачественные опухоли // Доклады АН СССР. 1956. Т. 106. № 2.

48. Буров А.К. Воздействие ультраакустических колебаний высокой интен­сивности на злокачественные опухоли // Доклады АН СССР. 1956. Т. 106. № 3.

49. Faulkner L.L. Ultrasonics: Fundamentals, Technologies, and Applications // Third Edition, Dale Ensminger and Leonard J. Bond. 2012

50. Гаврилов Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине // Известия ЮФУ. Техническиенауки. 2013. № 11 (148). С. 208–217.

51. Solovov V., Shaplygin L., Vozdvizhenskiy M., Khametov R. High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) For the Prostate Cancer: 5-year Experience // International Journal of Tumor Therapy. 2012. 1(4). P. 2025.

52. Сайт ООО «Интермедицина» [Электронный ресурс]. URL: http://interme­dicina.com.ru/HIFU%20FEP-BY02.html.

53. IEC 62555-2013 Ultrasonics — Power measurement — High intensity therapeutic ultrasound (HITU) transducers and systems.

54. IEC 62556-2014 Ultrasonics — Field characterization — Specification and measurement of field parameters of high intensity therapeutic ultrasound (HITU) transducers and systems.

55. Lele P.P., Goddard J. Optimizing insonation parameters in therapy planning for deep heating by SIMFU // IEEE / Ninth Annual Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society. Boston, 1987, November 13–17.

56. Fleury G., Berriet R., Chapelon J., Haar G. ter, Lafon C., Le Baron O., Chupin L., Pichonnat F., Lenormand J. Safety Issues for HIFU Transducer Design [Electronic resource] // 4th International Symposium on therapeutic ultrasound. 2005. V. 754. P. 734–741. URL: http://www.imasonic.com/Papers/ISTU4 safety.pdf.

57. PaloriniF., OriggiD., GuernieriM., TroiaA., MagnettoC., DurandoG.Measurements of temperature increase induced on a tissue-mimicking material by a clinical US-guided HIFU system // IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA) Proceedings. May 2015. P. 112–116.

58. Butterworth I., Barrie J., Zeqiri B., Žauhar G., Parisot B. Exploiting Thermochromic Materials for the Rapid Quality Assurance of Physiotherapy Ultrasound Treatment Heads // Ultrasound in Medicine in Biology. 2012. V. 38. I. 5. P. 767–776.

59. Kim J., Kim M., Ha K. Visualization of Thermal Distribution Caused by Focused Ultrasound Field in an Agar Phantom // Jpn. J. Appl. Phys. V. 50. N. 7S.

60. ГОСТ Р 54479-2011. Оборудование медицинское ультразвуковое диаг­ностическое. Общие требования к тест-объектам для оценки повышения температуры в полях приборов ультразвуковой диагностики.

61. Haller J., Jenderka K., Seifert F., Klepsch T., Martin E., Shaw A., Durando G., Guglielmone C., Girard F. A comparison of three different types of temperature measurement in HITU fields // Metrologia, IOP Publishing.2012. 49. S279

62. Rabkin B.A., Zderic V., Vaezy S. Hyperecho in ultrasound images of HIFU therapy: involvement of cavitation // Ultrasound Med Biol. 2005. 31. P. 947–956.

63. Rabkin B.A., Zderic V., Crum L.A., Vaezy S. Biological and physical mechanisms of HIFU-induced hyperecho in ultrasound images // Ultrasound Med Biol. 2006. 32. P.1721–1729.

64. Qian Z.W., Xiong L., Yu J., Shao D., Zhu H., Wu X. Noninvasive thermometer for HIFU and its scaling // Ultrasonics. 2006. 44S. E31–E35.

65. Souchon R., Rouviere O., Gelet A., Detti V., Srinivasan S., Ophir J. et al. Visualisation of HIFU lesion using elastography of the human prostate in vivo: preliminary results // Ultrasound Med Biol.2003. 29. P. 1007–1015.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.