圆形平面换能器产生的二次谐波声场及对非线性声参量成像的影响

在利用二次谐波进行非线性声参量B／A层析成像中,发射换能器的声场特性,尤其是在近场区域的特性对成像结果的定性及定量分析极其重要。本文从理论及实验上分析了圆形平面活塞换能器在传播介质中产生的二次谐波声场,就其对非线性声参量成像的影响进行了分析和讨论．研究结果有助于在非线性声参量成像中降低重建误差,提高分辨灵敏度．     

Effect of Tissue Inhomogeneity on Nonlinear Propagation of Focused Ultrasound

We study the influence of tissue inhomogeneity on the focused ultrasound based on the phase screen model and the acoustic nonlinear equation. The inhomogeneous tissue is considered as a combination of a homogeneous medium and a phase aberration screen. Six polyethylene （PE） plates with various correlation lengths and standard deviations are made to mimic the inhomogeneity induced by the human body abdominal. Results indicate that the correlation length affects the side lobe structure of the beam pattern; while the standard deviation is associated with the focusing capability. This study provides a theoretical and experimental basis for the development of a precise treatment plan for high intensity focused ultrasound.     

生物组织成像中用反相位脉冲技术提高二次谐波信噪比的研究

本文基于有限振幅声波在介质中的非线性传播理论,分析了反相位脉冲技术对生物组织中二次谐波增强的原理.实验中利用反相位脉冲激发超声换能器,对生物组织中传播的非线性信号相加分析.结果表明反相位脉冲技术可有效抑制基波及奇次谐波信号,而可增强偶次谐波信号6dB.与滤波器滤波法相比,反相位脉冲技术在抑制基波信号的同时,可有效地提高二次谐波的信噪比,因而在生物组织的二次谐波成像中具有广阔的应用前景.     

超声造影剂微泡非线性动力学响应的机理及相关应用

随着生命科学及现代医学的发展, 一体化无创精准诊疗已经日益成为人们关注的焦点问题, 而关于超声造影剂微泡的非线性效应的相关机理、动力学建模及其在超声医学领域中的应用研究也得到了极大的推动. 本文对下列课题进行了总结和讨论, 包括: 1)基于Mie散射技术和流式细胞仪对造影剂微泡参数进行定征的一体化解决方案; 2)通过对微泡包膜的黏弹特性进行非线性修正, 构建新的包膜微泡动力学模型; 3)探索造影剂惯性空化阈值与其包膜参数之间的相关性; 以及4)研究超声联合造影剂微泡促进基因/药物转染效率并有效降低其生物毒性的相关机理.     

牛奶变质的超声非线性定征

本文利用有限振幅声波插入取代法实验研究了牛奶变质过程中非线性参量B／A的变化。变质初始阶段,非线性声参量B／A的值显著增加。结合物理化学性质(PH值和粘度)对实验结果进行了讨论。与线性声参量相比,非线性声参量对牛奶的变质更为敏感,可应用于乳品质量检验及质量控制。     

生物组织的组分和结构特性对非线性超声参量值的影响

非线性声参量是非线性声学的一个重要参量。本文利用有限振幅插入取代法测量了正常的和八种病变猪肝脏组织的非线性参量B/A值。利用混合定律对生物组织的组分进行了分析和预测。结果表明,非线性声参量对生物组织的病理状态反映敏感且B/A值依赖于组织的组分和结构特性的变化。     

离体猪淋巴结组织的高频成像研究

用C扫的超声显微镜系统对猪的淋巴结组织进行了研究,得到了猪的正常淋巴结和出血性淋巴结组织的高频超声图像和声参量值,结果表明:高频超声图像能反映组织结构的变化;猪的出血性淋巴结组织的声散射系数比正常淋巴结组织的小,且随频率的变化而变化,背向散射技术是在高频段进行组织定征的有效手段。     

Nonlinear response of ultrasound contrast agent microbubbles:From fundamentals to applications

Modelling and biomedical applications of ultrasound contrast agent(UCA) microbubbles have attracted a great deal of attention. In this review, we summarize a series of researches done in our group, including(i) the development of an all-in-one solution of characterizing coated bubble parameters based on the light scattering technique and flow cytometry;(ii) a novel bubble dynamic model that takes into consideration both nonlinear shell elasticity and viscosity to eliminate the dependences of bubble shell parameters on bubble size;(iii) the evaluation of UCA inertial cavitation threshold and its relationship with shell parameters; and(iv) the investigations of transfection efficiency and the reduction of cytotoxicity in gene delivery facilitated by UCAs excited by ultrasound exposures.     

B模式实时成像定量监控超声空化时空行为的研究

提出一种采用B超图像实现高强聚焦超声(HIFU)治疗时声空化的时空量化监控的方法。首先,采用B模式实时成像系统对不同声辐照能量下的HIFU在凝胶仿体中引发的超声空化进行实验监测;接着,利用二维数字图像处理算法消除高强聚焦超声(HIFU)在B超图像中产生的干涉条纹,并在此基础上,对B超成像中观察到的高亮区域的面积变化情况进行量化分析;最后,进一步讨论了驱动声压或脉冲宽度对超声空化产生的高亮区域的生成速度和面积大小的影响。结果显示该方法可以有效去除B超图像中的干涉条纹,并对HIFU引发的空化现象进行实时监测。实验结果还表明辐照声能量的提高将引发更强烈的声空化行为,并且显著缩短HIFU引发的空化泡群的初始生成时间。研究结果对进一步优化HIFU治疗有重要意义。      

超声增强脂质体与细胞相互作用的研究

理论及实验研究了超声增强脂质体与细胞的相互作用.实验制作了包裹荧光素的脂质体,利用1 MHz聚焦超声增强脂质体与乳癌细胞的相互作用,采用荧光显微镜观察与荧光素结合前后细胞的变化,流式细胞仪定量检测细胞中包含的荧光素.结果表明,在声压幅度为0.24 MPa超声作用40 s后,细胞吸收荧光素能力比对照组（无超声作用）有8.78％的提高.理论讨论了超声增强脂质体与细胞相互作用的可能物理机制,指出超声诱发的脂质体运动及脂质体的粒径变化是超声增强脂质体与细胞相互作用的原因. 关键词： 脂质体 药物传递 超声辐射力