生物组织中的超声激发声发射（USAE）及其医学应用研究

论文摘要

使用双频共焦超声波可以对位于生物组织内部的共焦区组织施加低频的振动辐射力。共焦区组织在振动辐射力的作用下沿入射波的声轴来回振动,向周围发射低频波信号,这就是超声激发声发射(USAE)信号。研究表明,该信号中同时包含了共焦区组织的声衰减和弹性信息,对研究生物组织的病理变化具有重要意义。当两束入射波功率较低时,通过用共焦超声束对组织进行逐点扫描,并将由低频水听器检测到的USAE信号用于逐点成像,即可获得反映扫描区组织特性变化的图像,这就是振动声图像,这种成像方法或技术称为振动声成像。当两束入射波以较高功率发射时,共焦换能器则工作在双频HIFU模式。由于USAE信号和两束入射波非线性相互作用引起的差频波的存在,使得双频HIFU对共焦区组织的作用效果与常规单频HIFU有很大不同。本文以双频共焦超声波为基础,对生物组织中超声激发声发射(USAE)、超声激发振动声成像(USVA)以及双频HIFU进行了理论和实验两个方面的研究。主要研究内容包括三部分:1.在详细介绍辐射力的产生及USAE原理的基础上,从理论上做了两方面的研究。一是首次提出了用振动球模型来描述USAE的声场发射规律,并用该模型的理论分析结果,详细分析了组织的声吸收系数、差频的选取、组织弹性

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 超声诊断
• 1.2 超声治疗
• 1.3 本论文的主要研究内容及其创新点
• 参考文献 I
• 第二章 超声激发声发射（USAE）的基本原理及发射模型
• 2.1 引言
• 2.2 超声激发声发射（USAE）原理
• 2.3 USAE 的振动球发射模型
• 2.4 非线性对 USAE 的影响
• 2.5 本章小结
• 参考文献 II
• 第三章 振动声成像的医学应用及分辨力研究
• 3.1 振动声成像系统原理
• 3.2 振动声成像在医学上的应用
• 3.3 振动声成像系统的分辨力研究
• 3.4 共焦换能器参数对振动声成像分辨力的影响
• 3.5 本章小结
• 参考文献 III
• 第四章 超声激发的振动声成像（ USVA）系统设计及实验研究
• 4.1 系统结构框图
• 4.2 计算机控制及处理部分简介
• 4.3 超声发射和传播部分设计
• 4.4 USAE 信号测量及振动声成像实验研究
• 4.5 振动声成像技术的特点和成像速度分析
• 4.6 本章小结
• 参考文献 IV
• 第五章 双频 HIFU 及其应用研究
• 5.1 HIFU“切除”肿瘤的机制
• 5.2 双频 HIFU 实验装置
• 5.3 共焦超声换能器辐射功率测量和控制
• 5.4 HIFU 工作在双频模式和单频模式下产生组织焦斑的实验研究
• 5.5 双频模式下组织中的气体对焦斑的影响
• 5.6 差频选取对焦斑的影响
• 5.7 双频技术在临床 HIFU 肿瘤治疗系统仿体实验中的应用
• 5.8 本章小结
• 参考文献 V
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 发现的问题和下一步研究的设想
• 致谢
• 作者攻读博士学位期间的科研成果