聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场的理论与实验研究

基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程，在频域提出了聚焦超声波在层状生物媒质中传播的理论模型，该模型计及生物媒质的吸收、非线性和边界，同时考虑声源的衍射对声传播的影响.数值研究了聚焦超声波的基波和二次谐波在层状生物媒质中的声传播，并与实验结果相比较.研究结果表明，此方法可以有效地描述聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场. 关键词： 聚焦超声波 层状生物媒质 二次谐波     

The viscoelasticity of lipid shell and the hysteresis of subharmonic in liquid containing microbubbles

The viscoelasticity and subharmonic generation of a kind of lipid ultrasound contrast agent are investigated. Based on the measurement of the sound attenuation spectrum, the viscoelasticity of the lipid shell is estimated by use of an optimization method. Shear modulus G_S=10MPa and shear viscosity \mu _S=1.49N\cdotS/m² are obtained. The nonlinear oscillation of the encapsulated microbubble is studied with Church's model theoretically and experimentally. Especially, the dependence of subharmonic on the incident acoustic pressure is studied. The results reveal that the development of the subharmonic undergoes three stages, i.e. occurrence, growth and saturation, and that hysteresis appears in descending ramp insonation.     

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     

锯齿波信号激励增强超声造影剂的次谐波信号

提出了一种利用锯齿波激励以增强超声造影剂微气泡激发的次谐波信噪比的方法。基于修正的Church方程,采用数值计算分析了锯齿波激励下微气泡产生的次谐波的声压阈值及变化特性,并与正弦波激励进行了比较。实验中采用声压相等的基频为2 MHz的锯齿波及正弦波激发一种自制的包膜微气泡造影剂,测量了产生次谐波的激励声压阈值及与激励声压的关系。结果表明,锯齿波信号激励可以增强次谐波信号的强度,相对于正弦波激励增强约13 dB,并且激发声压阈值较低。实验结果与数值计算结果相符。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。