基于人体腹壁组织的非线性声场模型研究

发布时间：2017-12-15 03:26

  本文关键词：基于人体腹壁组织的非线性声场模型研究

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【摘要】：医学超声成像因其操作简便、安全无创和检测成本低等优点,在临床实践中获得了广泛应用。由于生物体内不同部位组织的声学参数存在差异,超声在生物体内传播时将发生复杂的衍射、反射、散射及非线性现象,导致聚焦声束在生物组织内的几何形状和能量分布发生畸变。因此,研究超声在人体组织中的传播规律,是研究聚焦声束在组织中畸变校正算法的基础。受目前声学检测技术的制约,实验中难以获得生物组织内声束形状及能量分布等数据,因而超声声场传播仿真仍是快速获得医学超声声场分布数据的有效手段。 本论文针对目前医学超声声场分布仿真的缺陷,基于数字化人体腹壁组织解剖图像,提出了用交错网格有限差分对耦合超声非线性方程进行求解的数值计算方法；采用OpenCV工具包编写程序,研究了人体腹壁组织中的声场分布特性；利用SONIX TOUCH彩色超声诊断系统和超声声场检测系统对水介质中的声场分布进行实验测量,对比分析了实验结果与仿真结果；最后探讨了该模型在组织谐波成像中的应用。 将人体腹壁组织切片图像作为超声传播仿真的介质,能更真实地反映生物组织的复杂性。相比于传统的FDTD方法,本文所提出的计算模型更易获得收敛解。基于组织声场能量分布发生畸变的现象,发现同均匀介质相比：当声速均匀而密度非均匀时,声束仍聚焦良好,焦点处声能下降了1.8dB；当密度均匀而声速非均匀时,声束发散严重,焦点处声能下降了3.8dB,下降程度与非均匀组织接近。于是得出结论：组织声速在空间分布的非均匀性是导致聚焦声束能量分布畸变的主要原因。通过该模型可得到瞬时声压和声场能量的分布,这对今后评价超声剂量的生物安全性、开发商业化非线性声场仿真工具包以及加速将非线性声场理论应用于产品研制的进程提供参考。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310;TP391.9

【参考文献】

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本文编号：1290458