Анотація до роботи:

Гірник С. А. Фізичні механізми взаємодії ультразвуку з біологічними структурами та їх моделями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 - біофізика. - Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків, 2002.

Методами вимірювання електропровідності бішарової ліпідної мембрани та ультразвукового доплерівського методу досліджено фізичні механізми впливу ультразвуку на біологічні структури та їх моделі. Показано, що ультразвук терапевтичної потужності призводить до зміни товщини навколомембранних неперемішуваних шарів електроліту. Встановлено, що зазначений ефект обумовлений збудженням мікропотоків. Досліджено фізичні ефекти впливу радіаційної сили фокусованого ультразвукового випромінювання на біологічні тканини. Експериментально здійснена ультразвукова доплерівська реєстрація індукованих зсувних деформацій в'язкопружнього середовища. Проведені дослідження динаміки релаксації зсувних деформацій у фантомах тканин та тканинах in vitro. Визначено особливості формування акустичних полів та досліджено просторовий розподіл зсувних деформацій, які виникають внаслідок поширення індукованих зсувних хвиль. Уперше здійснена візуалізація неоднорідного пружнього включення за допомогою ультразвукового доплерівського методу.

1. Показано, що ультразвук терапевтичної потужності призводить до зміни дифузійного режиму на границі розподілу фаз, що обумовлено збудженням мікропотоків внаслідок нелінійних ефектів впливу ультразвуку на навколомембранні шари електроліту.

2. Експериментально показано, що у в'язкопружньому середовищі радіаційна сила зфокусованого ультразвукового випромінювання призводить до появи локальних зсувних деформацій, релаксація яких супроводжується виникненням та поширенням зсувних хвиль.

3. Встановлені залежності амплітуди деформації зсуву тканини від інтенсивності випромінювання та тривалості імпульсів: залежність амплітуди індукованих зміщень у фантомах тканин від інтенсивності ультразвукового випромінювання має лінійний характер; для коротких імпульсів накачки спостерігається лінійне зростання амплітуди індукованих зміщень, котра зі збільшенням тривалості імпульсів виходить на насичення. Амплітуда насичення визначається пружними властивостями матеріалу фантома.

4. Визначено особливості формування акустичних полів та просторовий розподіл зсувних деформацій, які виникають внаслідок поширення зсувних хвиль. Показано, що просторовий розподіл зсувних деформацій у фокальній площині визначається як полем первинних зсувних деформацій, що викликані дією радіаційної сили ультразвукового променя, так і деформаціями, обумовленими поширенням зсувних хвиль.

5. Експериментально визначені ефективні величини модуля зсуву фантомів біологічних тканин та тканин in vitro.

6. Досліджено динаміку релаксації зсувних деформацій у фантомах тканин та тканинах in vitro. Встановлено, що до основних діагностичних параметрів можуть бути віднесені не тільки величина зміщень та швидкість зсувних хвиль, але й час релаксації локальної зсувної деформації, співвідношення яких обумовлено в'язкопружними характеристиками тканин.

7. Уперше показана можливість застосування доплерівського методу для вимірювання зміщень у м'яких тканинах при відносно малому значенні потужності ультразвукового випромінювання, що є важливим з точки зору практичного застосування методу в медичній діагностиці.

8. Уперше здійснена візуалізація неоднорідного пружного включення за допомогою ультразвукового доплерівського SWEI-метода.

Публікації автора:

1. Баранник Е.А., Гирнык С.А., Товстяк В.В. Стимуляция внедрения грамицидина в бислойную липидную мембрану ультразвуком // Биофизика. - 1988. - Т.33, № 2. - С. 364-366.

2. Е.А. Баранник, С.А. Гирнык, Н.Г. Стервоедов, В.В. Товстяк. Акустическая установка для калибровки измерений скорости потоков жидкости доплеровскими методами // Вісник Харківського університету. - № 463. - Серія «Ядра, частинки, поля» - 1999. - Вип. 4. - С. 74-78.

3. Е.А. Баранник, В.А. Волохов, С.А. Гирнык, А.И. Марусенко, В.В. Товстяк. Метод измерения скорости медленных потоков жидкости // Вісник Харківського університету. - № 490. - Серія «Ядра, частинки, поля» - 2000. - Вип. 3.- С. 75-79.

4. Е.А.Баранник, С.А.Гирнык, Д.А.Толстолужский, В.В.Товстяк, С.Ю.Емельянов, А.И.Марусенко, А.П.Сарвазян. Доплеровская регистрация сдвиговых деформаций в фантомах мягких тканей индуцированных фокусированным ультразвуковым излучением // Вісник Харківського університету. - № 497. - Біофізичний Вісник. - 2000. - Вип. 2(7). - С. 78-83.

5. Е.А.Баранник, С.А.Гирнык, В.В.Товстяк, А.И.Марусенко. Сдвиговые возмущения вязкоупругих сред генерируемые ультразвуком // Вісник Харківського університету. - № 510. - Серія «Ядра, частинки, поля». - 2001. - Вип. 1(13).-С. 67-72.

6. Е.А.Баранник, С.А.Гирнык, В.В.Товстяк, Д.А.Толстолужский, А.И.Марусенко Доплеровская регистрация дистанционно возбуждаемых сдвиговых деформаций структурно неоднородных фантомов ткани // Вісник Харківського університету. - № 560. - Біофізичний вісник. - 2002. - Вип. 1(10). - С. 65-72.

7. Е.А. Баранник, С.А. Гирнык, В.В. Товстяк, А.И. Марусенко. Динамика релаксации сдвиговых возмущений, индуцированных радиационной силой фокусированного ультразвука // Вісник Харківського університету. - № 559. - Серія «Ядра, частинки, поля». - 2002. - Вип. 2(18). - С. 85-93.

8. Действие ультразвука на бислойные липидные мембраны УкрНИИНТИ.- Киев, 1987. - 18 с. - Рус. Деп. в УкрНИИНТИ 13.01.87, N 351 Ук-87 // Библиографическое описание опубликовано в Библиографическом указателе ВИНИТИ «Депонированные научные работы», - 1987, - № 5 (187), б/о 1100.

9. Владимиров И.Т., Гирнык С.А., Кушнир А.К., Шуба П.А. Пространственные характеристики ультразвукового поля томографа // Фундаментальные проблемы пьезоэлектроники. Сборник трудов Международной научно-практической конференции "Пьезотехника - 95". - Ростов-на-Дону. - 1995. -Т.3.-С. 185-186.

10.Баранник Е.А., Гирнык С.А., Стервоедов Н.Г.,Товстяк В.В. Установка для исследования спектров доплеровских сигналов потоков жидкости // Международный семинар "Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики. - Киев, - 1999. - С. 5-6.

ll.Barannik E.A, Girnyk S.A., Tovstiak V.V., Sarvazyan A.P., Joint 140th Meeting ASA/NOISE-CON. - Newport Beach. - USA. - 2000. // J. Acoust. Soc. Am. - 2000. 108(2). P. 2549.

12.Баранник E.A., Гирнык С.А., Толстолужский Д.А., Товстяк В.В., Марусенко А.И., Сарвазян А.П. Доплеровская регистрация сдвиговых волн дистанционно возбуждаемых фокусированным ультразвуковым излучением // Материалы I Евразийского Конгресса "Медицинская физика". - Москва. -2001.-№11.-С. 13-14.

13. Barannik E., Emelianov S, Girnyk S., Marusenko A., Sarvazyan A., Tovstiak V. Doppler ultrasound detection of shear waves remotely induced in tissue phantoms and tissue in vitro // Ultrasonics International - Delft. - Netherlands. - 2001. - 2001. -C3.07.