Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н., Кравчук Д.А.
UDK 534.7
https://doi.org/10.56408/2412-8627.2026.12.2.009
Скачать JATS (Work in progress)
Вареникова, А.Ю. Применение нелинейных акустических эффектов для визуализации внутренних структур биологических тканей / А.Ю. Вареникова, Н.Н. Чернов, Д.А. Кравчук // Noise Theory and Practice. – 2026. – Т. 12, № 2 (45). – С. 109-121. – DOI: 10.56408/2412-8627.2026.12.2.009
акустический нелинейный параметр, акустическая визуализация, вторая гармоника, уравнение Бюргерса, нелинейные эффекты, параметрическое взаимодействие, генерация высших гармоник
Упругие и нелинейные свойства различных сред, в том числе биологических, оказывают существенное влияние на процессы прохождения акустических волн, что дает возможность проводить более точные исследования структур различных объектов.
Нелинейные акустические эффекты позволяют более точно разграничивать структурные характеристики биологических объектов за счёт использования в качестве структурной характеристики акустического нелинейного параметра.
При исследованиях нелинейных эффектов необходимо не только рассматривать процессы их возникновения и оценивать влияние на получаемую измерительную информацию, но и разграничивать типы акустической нелинейности.
Такие нелинейные эффекты как параметрическое взаимодействие и генерация гармонических составляющих определяют дальнейшую техническую реализацию систем акустической визуализации.
В работе рассмотрены особенности каждого типа акустической нелинейности, используемой при анализе нелинейных эффектов взаимодействия акустических волн. Рассмотрены особенности систем акустической визуализации, в основе которых лежит параметрическое взаимодействие акустических волн, выражающееся в возникновении комбинационных суммарной и разностной частот. Исследованы особенности генерации тканевых гармоник и их влияние на регистрируемое излучение, в зависимости от типа и толщины среды.
Вареникова А.Ю.
Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета, Таганрог, Россия
Чернов Н.Н.
Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета, Таганрог, Россия
Кравчук Д.А.
Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета, Таганрог, Россия
Gan, W.S. Applications of Nonlinear Acoustical Imaging and Conclusions. // Nonlinear Acoustical Imaging. Springer, Singapore. – 2021. – [Электронный ресурс]. – URL https://doi.org/10.1007/978-981-16-7015-2_11 (дата обращения 25.04.2026).
Anastasiia Panfilova; Ruud J. G. van Sloun; Hessel Wijkstra; Oleg A. Sapozhnikov; Massimo Mischi // A review on B/A measurement methods with a clinical perspective J. Acoust. Soc. Am. 149, 2200–2237 (2021). [Электронный ресурс]. – URL https://doi.org/10.1121/10.0003627 (дата обращения 25.04.2026).
Tiwari R. K., Verma V., Awasthi A., Trivedi S. K., Pandey P. K., Awasthi A. Comparative study of acoustic non-linearity parameter in binary mixtures of N, N-dimethylacetamide with Polyethylene Glycols at different temperatures // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 343. P. 117707. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.117707. [Электронный ресурс] – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732221024326?via%3Dihub (дата обращения 26.04.2026).
Буров В.А., Евтухов С.Н., Ткачева А.М., Румянцева О.Д. Акустическая томография нелинейного параметра с помощью малого числа преобразователей // Акустический журнал. – 2006 – № 6. – С. 760-776.
Буров В.А., Шмелев А.А. Численное и физическое моделирование процесса томографирования на основе акустических нелинейных эффектов третьего порядка // Акустический журнал. – 2009 – №4-5. С. 466-480.
Буров В.А., Крюков Р.В., Румянцева О.Д., Шмелев А.А. Проблемы использования нелинейных коллинеарных процессов в акустической томографии третьего порядка // Акустический журнал. – 2012 – № 1. С.57-79.
Буров В. А., Шмелев А.А., Зотов Д.И. Прототип томографической системы, использующей акустические нелинейные эффекты третьего порядка // Акустический журнал. – 2013. – №1. С.31-51.
Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н., Тарасов С.П. Особенности прохождения акустических волн через биологические среды с учетом нелинейности // Noise Theory and Pratice. – 2025 Т. 11, №2 – С. 26-39.
Zotov, D.I., Rumyantseva, O.D. & Cherniaev, A.S. Calculating Fields Scattered by an Inhomogeneous Area with a Large Wave Size. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 88, 113–118 (2024). [Электронный ресурс] – URL: https://doi.org/10.1134/S106287382370507X (дата обращения 25.04.2026).
Р. Н. Беленьков, Е. Б. Постников, Подход к расчету параметра нелинейности ультразвуковых волн в жидкости, основанный на масштабной теории термодинамических флуктуаций давления, Известия вузов. ПНД, 2023, том 31, выпуск 1, 45–62.
Kaltenbacher B., Rundell W. On the identification of the nonlinearity parameter in the Westervelt equation from boundary measurements // Inverse Problems & Imaging. 2021. Vol. 15, no. 5. P. 865–891. DOI: 10.3934/ipi.2021020.
Ali R, Mitcham T and Duric N 2023 Impact of starting model on waveform inversion in ultrasound tomography // Proc. SPIE vol 12470 Medical Imaging 2023: Ultrasonic Imaging and Tomography Ed C Boehm and N Bottenus (United States: SPIE) p 124700J
[Электронный ресурс] – URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/12470/124700J/Impact-of-starting-model-on-waveform-inversion-in-ultrasound-tomography/10.1117/12.2653575.short (дата обращения 29.04.2026).
Lonnie Daniel Chien, John M. Cormack, E. Carr Everbach, Mark F. Hamilton // Determination of nonlinearity parameter B/A of liquids by comparison with solutions of the three-dimensional Westervelt equation. Proc. Mtgs. Acoust. 29 November 2021; 45 (1): 020003. [Электронный ресурс] – URL: https://doi.org/10.1121/2.0001563 (дата обращения 29.04.2026).
Chernov N.N., Zagray N.P., Laguta M.V., Varenikova A.Yu. Research of appearance and propagation of higher harmonics of acoustic signals in the nonlinear media // Journal of Physics: Conference Series. 2018 г. 1015(3),032081.
Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н. Разработка модели получения акустического нелинейного параметра для визуализации внутренних структур биологических сред // Научное приборостроение: Перспективы разработки, создания, развития и использования. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Ростов-на-Дону – 2024 – С.303-305.