脉冲声辐射力弹性成像方法研究

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脉冲声辐射力超声弹性成像是一种新的弹性成像方法,这种方法可以检测人体组织的弹性信息分布情况,该方法已被应用在乳腺癌、甲状腺癌等病变的诊断过程中。弹性介质受脉冲声辐射力作用后会产生位移,位移量是脉冲声辐射力超声弹性成像方法中的重要物理量,通过位移量检测可对介质的弹性模量进行估计,因此针对弹性介质中的位移变化特性和脉冲声辐射力的波形优化展开研究具有重要意义。本文的主要研究工作包括:
  (1)研究弹性介质中的位移特性。在弹性介质中,脉冲声辐射力作用后,介质内位移量随着剪切波传播距离增加或介质的弹性模量增加而衰减。通过弹性力学公式推导确定了该衰减特性,并通过有限元分析和实验数据验证了该衰减特性。根据该衰减特性可以通过剪切波传播引起的位移量对介质的弹性模量进行估计。
  (2)针对弹性介质中位移的衰减特性,提出了基于位移衰减特性的脉冲声辐射力弹性成像方法。与经典的声脉冲辐射力成像相比,该方法不仅测量了脉冲声辐射力作用点处的位移量,还测量了作用点周围的位移量,根据作用点处及作用点周围区域内的位移信息进行弹性成像,充分利用了脉冲声辐射力在弹性介质中引起的位移变化信息,有更大的成像范围;与经典的剪切波弹性成像相比,该方法没有通过剪切波波速进行弹性成像,而是通过测量剪切波传播引起的位移量对介质进行弹性成像,简化了剪切波弹性成像的测量步骤。
  (3)针对脉冲声辐射力的波形,提出了基于幅值调制的脉冲声辐射力优化方法,该方法有效地提高了脉冲声辐射力在介质中引起的位移量,从而提高了位移量测量灵敏度。通过热力学仿真对幅值调制的脉冲声辐射力在介质中引起的温度变化进行研究,与传统的脉冲声辐射力相比,幅值调制的脉冲声辐射力对介质作用后不会使介质产生额外的温升,证明了基于幅值调制的脉冲声辐射力优化方法的安全性。
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