超聲諧波成像

超聲諧波成像超聲諧波成像第1頁歷史由來20世紀(jì)80年代初,Muir首先從理論及試驗上證實了在生物醫(yī)學(xué)超聲所使用頻率及強(qiáng)度范圍內(nèi),存在不容忽略非線性現(xiàn)象。1997年，Christopher提出使用超聲波在傳輸過程中產(chǎn)生諧波成份進(jìn)行醫(yī)學(xué)成像,今后,諧波成像方法和技術(shù)研究得到重視,并逐步應(yīng)用到醫(yī)學(xué)診療中。在70年代推導(dǎo)出一個描述非線性超聲場波動方程即KZK方程，隨即大量試驗和理論以及數(shù)值計算結(jié)果充分證實了它正確性。超聲諧波成像第2頁諧波產(chǎn)生物理基礎(chǔ)超聲在人體組織內(nèi)傳輸過程產(chǎn)生非線性，以及組織界面入射/反射關(guān)系非線性諧波產(chǎn)生（2f,3f,1.5f……）超聲諧波成像第3頁非線性聲學(xué)一個描述非線性超聲場波動方程，即KZK方程依據(jù)連續(xù)性方程、運(yùn)動方程以及物態(tài)方程等推導(dǎo)出來超聲諧波成像第4頁波形畸變非線性場中，波形上各點處傳輸速度并不恒定，而是位置x函數(shù)壓縮區(qū)也就是聲壓為正區(qū)域稀疏區(qū)也就是聲壓為負(fù)區(qū)域壓縮區(qū)與稀疏區(qū)交界點處超聲諧波成像第5頁非線性現(xiàn)象表現(xiàn)聲波速度非線性改變——諧波產(chǎn)生c1>c0>c2。介質(zhì)中各點傳輸聲速不一樣而造成聲波傳輸過程中形態(tài)上發(fā)生輕微改變，即產(chǎn)生畸變。波峰變尖，這就意味著諧波頻率產(chǎn)生，這種尖峰特征比波圓飩波谷傳輸更加快。超聲諧波成像第6頁諧波能量非線性改變在近場表淺處，超聲波僅由基波頻率組成。但傳輸后，能量會在二次諧波頻率處產(chǎn)生。當(dāng)組織衰減作用超出非線性參數(shù)B/A作用時候，諧波能量衰減。非線性現(xiàn)象表現(xiàn)諧波成像能有效降低近場偽像超聲諧波成像第7頁諧波頻率能量高低與基波頻率能量相關(guān)，弱基波頻率幾乎不產(chǎn)生諧波頻率能量，而強(qiáng)基波產(chǎn)生較大諧波能量非線性現(xiàn)象表現(xiàn)基波能量與諧波能量非線性改變

超聲諧波成像第8頁組織諧波成像二次諧波成份幅度表征非線性程度項

f為頻率,為介質(zhì)密度Z為深度，p為聲壓，c為聲速超聲諧波成像第9頁組織諧波成像消除近場偽像干擾有效遏制超聲側(cè)瓣回聲對圖像影響提升遠(yuǎn)場成像質(zhì)量高分辨率和高對比度超聲諧波成像第10頁組織諧波成像系統(tǒng)架構(gòu)超聲諧波成像第11頁諧波提取諧波頻段濾波基波信號頻帶寬度、發(fā)射脈沖連續(xù)時間、軸向分辨率之間矛盾發(fā)射基波信號頻帶控制得比較窄，便于濾波發(fā)射基波信號頻帶比較寬，與基波發(fā)生重合超聲諧波成像第12頁發(fā)射脈沖相位反相諧波提取組織諧波成像系統(tǒng)中采取脈沖反向技術(shù)，則發(fā)射電路需發(fā)射兩個相位相反脈沖信號，設(shè)換能器接收到響應(yīng)分別為二式相加即得消除了基波和奇次諧波成份，使得偶次諧波幅度變?yōu)樵瓉韮杀冻曋C波成像第13頁包絡(luò)檢波超聲諧波成像第14頁掃描變換超聲諧波成像第15頁非線性參數(shù)B/A物態(tài)方程：描述了聲壓和流體密度關(guān)系絕熱過程下，物態(tài)方程能夠展開為：定義兩個參量物態(tài)方程泰勒展開式一階項與二階項之比會影響聲速超聲諧波成像第16頁TechniqueFiniteAmplitudeDistortion-BasedInhomogeneousPulseEchoUltrasonicImagingAnovelpulseechoimagingschemeinwhichtheimageisformedusingthefiniteamplitudedistortioncomponentsofthereceivedpulseisconsideredhere.Alternatively,thiscouldbedescribe