非线性声参量层析成像与生物组织定征

结合有限振幅插入取代法和计算机层析成像技术提出非线性参量B/A的成像方法,用卷积滤波法可重建非线性参量层析图像.对正常肝和若干种病变的猪肝脏组织(肝硬化、肝炎和脂肪肝等)进行了实验成像.为了便于比较,文中还给出了衰减系数这一线性参量的层析图像.研究结果指出非线性参量B/A成像在生物组织定征中的有效性及在医学诊断中的应用前景.     

非线性声参量计算机模拟成像

非线性声参量B/A是生物组织超声辨认的一个重要的新参量.本文从Burgers’方程出发分析了有限振幅平面声波在层状介质中的非线性传播理论,并将它用于二次谐波的声成像,利用通常的CT算法而得的二次谐波数据进行了非线性声参量的计算机模拟成像,用滤波逆投影算法进行图像重建,对简单的样品模型得到了较好的非线性声参量断层图像.     

非线性声参量B/A的参量阵成象

非线性声参量B／A描述了有限振幅声波在媒质中传播的非线性特性,有可能成为生物组织定征的一个新参量,有重要的应用前景。本文在声与声相互作用的理论基础上,研究了参量阵的非线性声参量成象,用滤波边投影算法对无损及损耗样品模型进行了计算机模拟成象,在成象过程中讨论了声波衰减对重建象的影响,并提出了衰减修正办法。     

高声衰减生物媒质非线性声参量的研究

本文应用相对测量法,并加入衰减与衍射修正,测量与研究了高声衰减生物媒质的非线性声参量B/A。结果表明:心、肝、脾、肾、肌肉组织的B/A值为7左右;尿液、胆汁等水样液体的为6左右;脂肪组织的在9.6以上。分析了脂肪组织非线性声参量较大的原因,认为是由于其组织成份中类脂化合物较多所致。另外,结合本研究,讨论了Ichida等人对脂肪组织非线性声参量的研究结果。     

测量液体非线性参量的光声方法

本文描述了一种用光声脉冲测量液体非线性参量B/A的新方法。用聚焦脉冲激光束通过光击穿机制在液体中激发光声脉冲。在测量距离范围内,光声脉冲声压幅值随传播距离的变化接近球面扩展衰减规律。根据光声脉冲传播一定距离后前沿上升时间的变化,测定了液体的B/A。和有限束宽的平面脉冲声波相比,用球面脉冲声波可以避免衍射的影响。用此法测量了水的非线性参量,得到了满意的结果。     

有限振幅法研究损耗媒质的非线性声参量

用有限振幅插入取代法研究非线性声参量B/A,对于耗散媒介应计及样品的声衰减,本文在考虑了样品的声衰减和换能器的衍射对测量的影响后推导了非线性参量的修正公式。利用此公式研究了生物样品包括生物流体和动物软组织的B/A值及其与浓度和样品结构的依赖关系。     

不可溶混合液体的非线性声参量

本文设不可溶流体的混合液的总体积为各组份体积之和,直接求导并计及各组份体积比随压力的变化,得到混合液等效非线性声参量(B/A)_ef与各组份体积比x_i,它们的(B/A)_i及绝热压缩系数β_i的关系,并作了实验验证,实验与理论符合较好。     

有机液的非线性声参量B/A研究

依据Ｊａｃｏｂｓｏｎ液体分子自由程理论及有机液声速与分子自由程关系,推导出了有机液非线性声量Ｂ／Ａ的表达式,由此表达式计算出的几种有机液的Ｂ／Ａ参量值与我们测得及文献报道的实验值符合较好。     

磁性流体的非线性声参量B/A的研究

报导了水基和酯基磁性流体的非线性声参量B／A值随浓度和温度的变化关系。实验研究表明，磁性流体的B／A值随磁性颗粒浓度的增大而线性增大；磁性流体的B／A值随温度的升高而线性增大。还对超声波在磁性流体中传播的声速进行了精确测量。     

光声信号的声透镜层析成像研究

提出了一种用声透镜实现光声层析成像的新模式。从理论上计算出了声透镜的响应，测出了已知声场中标准物像面处的声场分布。考虑到圆形活塞振源的指向性，对代表物成像进行了理论修正，并与实验结果做了对比分析。研究表明，利用声透镜可以实现光声层析成像，并经图像重构得到了生物组织中异物的光声图像，横向、纵向分辨力较高。     

改进的热力学方法研究液体非线性声参量 B/A

本文描述一种测量液体及生物媒质非线性声学参量B/A的改进热力学方法,其特点是直接测量绝热过程中传声介质声速随静压力的变化而得到B/A。由于采用了高灵敏度的检相技术,静压力只需改变一个大气压左右,因而避免了传统的热力学方法需要大范围改变温度及压力等缺点。测量了蒸馏水等十一种液体,结果表明此方法可行,系统可靠,精度在5％以内。     

非线性声参量成像及其在医学诊断中应用

本文介绍了我们对于反射模式非线性参量B／A的成像技术的研究结果，包括：(1)基于二次谐波的非线性参量层析成像(2)基于参量阵差频波的非线性参量层析成像(3)非线性参量的等深度C-扫成像。利用这三种成像方法对多种生物组织，特别对正常和病变的生物组织进行非线性参量成像。结果表明，非线性声参量成像可以比线性声参量更容易地判别生物组织的病理状态，从而展示了它在医学超声诊断中的应用前景。     

蛋白质的分子结构对非线性声参量B／A的影响

本文研究蛋白质分子结构对非线性声参量Ｂ／Ａ的影响，即由生化技术采用变性剂十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）溶液对三种蛋白质（牛血清蛋白、牛血红蛋白、胃蛋白酶）进行作用，以破坏其维持蛋白质空间构象的四、三、二级结构，而不改变其一级结构，也就是仅改变结构而不改变蛋白质的化学成份，用改进热力学法测量Ｂ／Ａ值受其影响的程度。实验结果表明：ＳＤＳ溶液浓度越大对蛋白质分子结构的破坏越严重，非线性参量Ｂ／Ａ中蛋白质的贡献就越小；Ｂ／Ａ能够反映蛋白质分子结构遭破坏的程度。该文对此现象作出一定的解释。     

基于声偶极辐射的磁感应磁声层析成像研究

基于声偶极辐射模型提出磁感应磁声层析成像理论来解决点声源理论所不能解释的边界信号和反相振动问题,理论分析了洛伦茨力引起的一维组织振动和自由空间的三维声偶极辐射,推导了磁声激发、磁声衍射传播和换能器磁声波形接收的解析公式。对二层柱状组织模型进行的数值模拟和实验测量结果证明声偶极传播的指向性会使磁声信号在不同传播方向上产生衰减,接收到的磁声波形在声压突变处产生反映电阻抗分布边界信息的脉冲串,重构的层析图像显示不同电阻抗组织的外形和尺寸。本研究为磁感应磁声层析成像技术在医学成像中组织电阻抗分布的重建提供了理论基础。     

定量光声层析成像的研究进展

光声层析(Photoacoustic tomography,PAT)成像结合了超声成像的高分辨率和光学成像的高对比度的优势,是一种新型的生物医学成像模式。PAT成像算法包含两个逆问题,即根据组织产生的光声信号构建初始声压分布图(即图像重建)以及在此基础上估算成像区域的光学特性参数。后者是一个非线性的不适定问题,通常称为定量光声层析(Quantitative photo-acoustic tomography,q PAT)成像。本文在介绍光声成像原理的基础上,对主要的q PAT算法进行综述,讨论各自的优势和不足,并对未来可能的发展方向进行展望。     

基于声透镜成像系统的光声层析成像

光声成像是采用“光激发-超声波成像”的新型成像技术，它是检测强散射介质内部光吸收分布的一种有效医学影像技术.用短脉冲激光照射强散射介质(如生物组织)，强散射介质由于光声效应产生超声信号，使用具有成像能力的声透镜把声压分布成像于像面上，然后利用具有空间分辨能力的阵列光声传感器，把同一像面上的光声信号强度记录下来，最后根据光声信号强度的空间分布进行图像重组.根据成像系统物像共轭原理，同一物平面的光声信号到达像面的时延相等，而不同物面的光声信号到达同一个探测器平面的时延各不相同，因此，利用BOXCAR的门控积分 关键词： 光声层析成像 声透镜 光声信号     

生物流体中声参量效应的研究

本文利用Fenlon理论分析了流体中低频泵浦波与高频弱声波非线性相互作用而产生的参量效应,计算了和差频边带声的声压表式,并由此导出计及媒质衰减时的非线性参量B/A的公式。理论计算表明和差频边带声压幅值随泵浦声压线性地增加,由此提供了一个测量非线性参量的方法,用此方法测量了若干生物流体和混合物的B/A值。     

行波管中声参量放大效应的研究

本文应用Fenlon理论研究了当频率为f₁的弱声信号与频率为f₂=2f₁的泵浦声信号,在非线性相互作用时出现的弱声信号被放大的简并参量放大过程。结果表明,这种放大效应与信号的初位相差(φ₂-2φ₁)有明显依赖关系,例如当φ₁=π/2,φ₂=0或φ₁=0,φ₂=π时可得弱声信号的最大增益,φ₁,φ₂为弱声和泵浦声的初位相。实验验证是在直径为5cm、长为13m的行波管中进行。实验中研究了不同距离处弱声信号的放大量与初位相差的关系,发现当φ₁=π/2或φ₂=π时的最大增益为1.8-2dB;实验中还研究了在最大和最小增益的初位相差时弱声信号放大量与距离的关系,所得实验结果与理论吻合较好。     

共焦扫描光声层析成像技术的研究

报道了一种新的光声层析成像技术－光声傅里叶变换共焦扫描成像技术，并用该技术获得了强散射物质（生物组织）的层析图像，纵向分辨能力小于0．1mm，横向分辨率小于4mm。     

声参量阵的参数概算

本文以使用伯格兹(Burgers)二阶非线性波动方程处理参量阵问题所得结果为基础,针对工程实用中比较关心的二次波声源级、二次波波束宽、二次波频率,发射换能器(或基阵)线度、一次波频率以及一次波声功率等主要工作参数,给出了参数概算的具体方法和步骤.