有限声束非线性超声场的快速计算及其特性研究
发布时间：2021-10-23 19:45
非线性超声的高次谐波可以提高医学超声成像的质量。对超声非线性特性的研究和探索可以为非线性超声在各个领域的应用提供理论依据,有助于提高现有的诊断水平。目前,超声成像、治疗多采用满足抛物近似的有限声束非线性超声场,一般用KZK方程描述。KZK方程是一个高阶非线性偏微分方程,难以求出具有明确物理意义的显式封闭解析解,多数情况下只能求得数值解。目前大多用频域和时域方法对KZK方程进行数值求解。频域方法能够方便地处理依赖于频率的吸收效应,因此得到了广泛的应用,而时域方法适用于计算短脉冲激励下的声场。本文的研究工作主要集中在以下两个方面:1、为了解决频域有限差分法计算时间长、存储空间大的问题,提出了一种并行计算模型。理论研究表明非线性有限声束存在多种耦合:谐波之间的全耦合,各场点沿轴向的递推耦合以及沿径向的局部耦合。因此可以将声场沿径向分割成若干个子区域,采用多线程并行计算以提高计算效率。对吸收媒质中单换能器Gauss聚焦连续波进行非线性声场仿真,计算仿真结果表明:当声场计算规模与分割线程数合理匹配时,本算法能够显著提高计算速度同时保证计算精度,计算结果与理论分析相符。2、基于KZK方程,研究阵列...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1扇形扫描B型超声成像示意图
图 1.2.2 B 超图像像受成像理论和工作模式的限制，有许多不足高。目前的超声成像设备主要用的是2MHz-率为毫米量级，很难区分距离更近的成像目标成像设备其成像速度比较低，使得时间分辨率与其它三大医学成像相比，超声的成像质量属体组织中为非线性传播，超声成像是在散射波号中提取有用的信息，图像受噪声干扰比较严用中，帧率、空间分辨率、探查深度等指标是之间的关系，为研制出高性能的超声成像系统在定量分析、实时监控和治疗规划等方面有着超声图像进行分析和处理，有助于医生对疾病确的辅助诊断数据。因此，对于先进超声诊断
以高频带限信号采样定理为基础，采用正交采样方法，可使采样率成倍地降低。采用改进的正交采样方法，可进一步降低成本，如减少A/D转换器的数量。图1.2.4是数字化与模拟超声成像系统比较图。全数字化技术在很大程度上提高了超声诊断的准确率，直接影响着超声诊断仪器的整体质量。图 1.2.4 数字化和模拟超声成像系统比较四、编码激励技术编码激励技术已经成功应用于雷达和移动通信系统等测量领域，但在超声成像系统中的应用则不如上述领域那么成熟，主要原因在于基于编码信号的超声成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gauss聚焦脉冲波非线性声场特性[J]. 杜宏伟,陆伟. 中国科学技术大学学报. 2010(03)
[2]二维柱几何中子输运方程的并行区域分解方法[J]. 魏军侠,阳述林,傅连祥. 计算物理. 2010(01)
[3]煤油超燃冲压发动机三维大规模并行数值模拟[J]. 杨顺华,乐嘉陵,赵慧勇,郑忠华. 计算物理. 2009(04)
[4]基于瑞利积分叠加法的聚焦换能器声场特性研究[J]. 程建政,周玉禄,毛彦欣,张德俊. 计算物理. 2008(04)
[5]超声多普勒血流信号的分析方法[J]. 张良筱,张泾周,马颖颖. 北京生物医学工程. 2007(05)
[6]超谐波声场及其生物组织成像的理论及实验研究[J]. 马勇,马青玉,章东,龚秀芬,刘晓宙. 声学学报. 2006(05)
[7]条状障碍物对超声非线性声场的影响研究[J]. 李俊伦,刘晓宙,章东,龚秀芬. 物理学报. 2006(06)
[8]三维超声成像的临床应用现状与进展[J]. 王建红,王正滨. 医学影像学杂志. 2004(10)
[9]医学超声谐波成像技术研究进展[J]. 刘贵栋,沈毅,王艳. 哈尔滨工业大学学报. 2004(05)
[10]超声空化与超声治疗[J]. 冯若. 自然杂志. 2003(06)
博士论文
[1]医学超声成像中若干新技术的研究与实现[D]. 李鹏.浙江大学 2009
[2]生物医学超声中若干非线性问题的研究[D]. 杜宏伟.中国科学技术大学 2007
本文编号：3453795
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1扇形扫描B型超声成像示意图
图 1.2.2 B 超图像像受成像理论和工作模式的限制，有许多不足高。目前的超声成像设备主要用的是2MHz-率为毫米量级，很难区分距离更近的成像目标成像设备其成像速度比较低，使得时间分辨率与其它三大医学成像相比，超声的成像质量属体组织中为非线性传播，超声成像是在散射波号中提取有用的信息，图像受噪声干扰比较严用中，帧率、空间分辨率、探查深度等指标是之间的关系，为研制出高性能的超声成像系统在定量分析、实时监控和治疗规划等方面有着超声图像进行分析和处理，有助于医生对疾病确的辅助诊断数据。因此，对于先进超声诊断
以高频带限信号采样定理为基础，采用正交采样方法，可使采样率成倍地降低。采用改进的正交采样方法，可进一步降低成本，如减少A/D转换器的数量。图1.2.4是数字化与模拟超声成像系统比较图。全数字化技术在很大程度上提高了超声诊断的准确率，直接影响着超声诊断仪器的整体质量。图 1.2.4 数字化和模拟超声成像系统比较四、编码激励技术编码激励技术已经成功应用于雷达和移动通信系统等测量领域，但在超声成像系统中的应用则不如上述领域那么成熟，主要原因在于基于编码信号的超声成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gauss聚焦脉冲波非线性声场特性[J]. 杜宏伟,陆伟. 中国科学技术大学学报. 2010(03)
[2]二维柱几何中子输运方程的并行区域分解方法[J]. 魏军侠,阳述林,傅连祥. 计算物理. 2010(01)
[3]煤油超燃冲压发动机三维大规模并行数值模拟[J]. 杨顺华,乐嘉陵,赵慧勇,郑忠华. 计算物理. 2009(04)
[4]基于瑞利积分叠加法的聚焦换能器声场特性研究[J]. 程建政,周玉禄,毛彦欣,张德俊. 计算物理. 2008(04)
[5]超声多普勒血流信号的分析方法[J]. 张良筱,张泾周,马颖颖. 北京生物医学工程. 2007(05)
[6]超谐波声场及其生物组织成像的理论及实验研究[J]. 马勇,马青玉,章东,龚秀芬,刘晓宙. 声学学报. 2006(05)
[7]条状障碍物对超声非线性声场的影响研究[J]. 李俊伦,刘晓宙,章东,龚秀芬. 物理学报. 2006(06)
[8]三维超声成像的临床应用现状与进展[J]. 王建红,王正滨. 医学影像学杂志. 2004(10)
[9]医学超声谐波成像技术研究进展[J]. 刘贵栋,沈毅,王艳. 哈尔滨工业大学学报. 2004(05)
[10]超声空化与超声治疗[J]. 冯若. 自然杂志. 2003(06)
博士论文
[1]医学超声成像中若干新技术的研究与实现[D]. 李鹏.浙江大学 2009
[2]生物医学超声中若干非线性问题的研究[D]. 杜宏伟.中国科学技术大学 2007
本文编号：3453795
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