双频激励下差频信号的产生机制 毕业论文

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1、双频激励下差频信号的产生机制摘要由参变量效应产生的差频超声可以提高探测深度，对深层组织的超声成像有很大帮助。由于超声造影剂的非线性振动，会产生包括差频信号的多种谐波分量。本文采用RPNNP方程的结论，对双频激励气泡产生差频信号进行了理论研究，对差频信号产生的条件，包括声压，超声频率和气泡大小进行了优化，并进行了双频信号激励气泡的实验，理论与实验结果均表明当双频信号的频率差接近气泡的共振频率时可以获得较强的差频信号。研究成果可以在超声造影剂成像中增大造影剂和深层组织的差异从而提高超声成像的清晰度和对比度。关键词：

2、差频；微气泡；双频激励；参变量效应-11-Studyoncontrastagentsinduceddifferencefrequencyultrasoundimagingwithdual-frequencyexcitationAbstractDifference-frequency(DF)ultrasoundgeneratedbytheparametriceffectpromisestoimprovedetectiondepthowingtoitslowattenuation,whichisbeneficial

3、fordeeptissueimaging.Withultrasoundcontrastagents(UCAs)infusion,theharmoniccomponentsscatteredfromthemicrobubblescanbegeneratedduetothenonlinearvibrationincludingDF,AtheoreticalstudyonDFgenerationfrommicrobubblesunderdual-frequencyexcitationisproposedbasedon

4、thesolutionoftheRPNNPequation.TheoptimizationoftheDFgenerationisdiscussedassociatedwiththeappliedacousticpressure,frequencyandthemicrobubblesize.Experimentsareperformedtovalidatethetheoreticalpredictionsbyusingdual-frequencyexcitation.Boththenumericalandexpe

5、rimentalresultsdemonstratethattheoptimizedDFultrasoundcanbeachievedasthedifferencefrequencyisclosetotheresonancefrequencyofthemicrobubbleandimprovecontrast-to-tissueratioinimaging.KeyWords：Difference-frequency;microbubble;dual-frequencyexcitation;parametrice

6、ffect-11-引言虽然低频超声能够降低声波的衰减，有利于进行深层次的组织成像，但其应用仍受较低空间分辨率的限制。自从Westervelt提出声参量阵理论以来，差频声波技术因其良好指向性起因了广泛关注。近年来，龚秀芬等人利用差频技术进行了B/A的测量以及CT扫描成像。Chiou等人指出，不同组织的谐波成像在描述组织细节方面比基频成像更清晰。在振动声波谱成像技术和弹性成像技术中，采用低频的差频分量甚至到20kHz能够提高声波渗透的深度。但是，在生物组织中，差频超声的幅值要比基波的幅值低60dB。因此，在组织成像

7、中，得到较高信噪比的差频超声就尤为重要。超声造影剂的在超声的作用下引起的振动会增强超声回波，有助于提高超声成像的对比度。而微泡造影剂独特的回波特性不仅可以在线性模式下使用，而且可以有效利用其非线性模式下的谐波成分]。在微泡造影剂作用下，其非线性效应可以明显增强差频超声成分，且微泡散射产生的差频超声信号远远超过周围组织产生的差频信号。另外Newhouse和Shankar提出可以用双频激励超声造影剂而产生的差频信号来估算气泡大小。Wu和Tsao推导了微气泡的超声短脉冲响应的近似计算，并且提出了特殊条件下的带宽特性以

8、及在组织成像中的潜在应用。在本文中，针对微泡造影剂在双频激励下差频超声信号的激发，进行了理论和实验方面的研究。根据修正的RPNNP微分方程[研究了差频信号的产生特性，并对入射声波的声压，频率以及造影剂气泡大小等参数进行了讨论，同时进行了差频超声信号激发的实验测量，取得良好的实验效果，为差频信号的优化以及进一步进行差频超声成像研究奠定了基础。1原理与方法1.1理论计算在绝热条件下，微泡造