تخمین ضخامت لایه چربی با رویکرد تحریک مکانیکی ضربه‌ای و تحلیل سیگنال عبوری

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی مشهد
2 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
3 دانشگاه فردوسی مشهد، گروه مکانیک
چکیده
برآورد دقیق ضخامت چربی زیرجلدی در کاربردهای پزشکی و مهندسی زیست‌پزشکی اهمیت ویژه‌ای دارد. با این حال وجود این لایه نرم باعث تضعیف، پراکندگی و اعوجاج امواج عبوری ‌شده و در نتیجه دقت روش‌های اندازه گیری غیرتهاجمی را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهد. در پژوهش حاضر، تأثیر ضخامت چربی طبیعی بر الگوی انتشار امواج ناشی از یک تحریک مکانیکی ضربه‌ای، با هدف امکان‌سنجی توسعه یک روش نوین برای اندازه‌گیری ضخامت بافت چربی، بصورت شبیه سازی و تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. در این روش، یک ضربه مکانیکی متناوب از طریق صفحه‌ای فلزی در تماس مستقیم با بافت اعمال شد و موج فشاری عبوری، پس از گذر از لایه‌های چربی با ضخامت‌های متفاوت، توسط یک ترنسدیوسر اولتراسونیک دریافت و ثبت گردید. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش ضخامت لایه چربی، دامنه، انرژی و نسبت سیگنال به نویز سیگنال دریافتی به‌صورت پیوسته کاهش می‌یابد؛ همچنین شبیه‌سازی اجزای محدود انجام‌شده در نرم‌افزار COMSOL این روند تجربی را بازتولید کرده و کاهش یکنواخت دامنه و کیفیت سیگنال را تأیید نمود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تحریک مکانیکی ضربه‌ای، در کنار روش‌های اولتراسونیک متداول، می‌تواند به‌عنوان روشی ساده، کم‌هزینه و قابل اعتماد برای تخمین غیرتهاجمی ضخامت چربی زیرجلدی و بهبود تفسیر داده‌های آکوستیکی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fat Layer Thickness Estimation Using Mechanical Impulse Stimulation and Transmitted Signal Analysis

نویسندگان English

Mohadeseh Izi 1
Mehrshad Shokati 1
Alireza Fathi 2
Majid yousefsani 3
1 Ferdowsi university of Mashhad
2 Mechanical Engineering, Engineering Department, Ferdowsi university of Mashhad
3 Ferdowsi university of Mashhad
چکیده English

Accurate estimation of subcutaneous fat thickness is of particular importance in medical and biomedical engineering applications. However, the presence of this soft tissue layer leads to attenuation, scattering, and distortion of transmitted waves, thereby significantly reducing the accuracy of noninvasive measurement techniques. In the present study, the effect of natural fat thickness on the wave propagation pattern induced by an impulsive mechanical excitation was investigated through both numerical simulations and experimental measurements, with the aim of assessing the feasibility of developing a novel method for estimating adipose tissue thickness. In this approach, a periodic mechanical impact was applied to the tissue via a metal plate in direct contact with the surface, and the transmitted compressive wave, after propagating through fat layers of varying thicknesses, was received and recorded using an ultrasonic transducer. Experimental results demonstrated that increasing fat layer thickness leads to a continuous decrease in the amplitude, energy, and signal-to-noise ratio of the received signal. Furthermore, finite element simulations performed in COMSOL Multiphysics successfully reproduced this experimental trend and confirmed a monotonic reduction in signal amplitude and quality. These findings indicate that impulsive mechanical excitation, when combined with conventional ultrasonic techniques, can serve as a simple, low-cost, and reliable approach for noninvasive estimation of subcutaneous fat thickness and for improving the interpretation of acoustic measurement data.

کلیدواژه‌ها English

Mechanical Impulse Stimulation
Adipose Tissue
Ultrasonic Sensor
Signal Attenuation
Finite Element Simulation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 11 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 19 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 30 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 30 خرداد 1405