超声谐波成像

超声谐波成像超声谐波成像第1页历史由来20世纪80年代初,Muir首先从理论及试验上证实了在生物医学超声所使用频率及强度范围内,存在不容忽略非线性现象。1997年，Christopher提出使用超声波在传输过程中产生谐波成份进行医学成像,今后,谐波成像方法和技术研究得到重视,并逐步应用到医学诊疗中。在70年代推导出一个描述非线性超声场波动方程即KZK方程，随即大量试验和理论以及数值计算结果充分证实了它正确性。超声谐波成像第2页谐波产生物理基础超声在人体组织内传输过程产生非线性，以及组织界面入射/反射关系非线性谐波产生（2f,3f,1.5f……）超声谐波成像第3页非线性声学一个描述非线性超声场波动方程，即KZK方程依据连续性方程、运动方程以及物态方程等推导出来超声谐波成像第4页波形畸变非线性场中，波形上各点处传输速度并不恒定，而是位置x函数压缩区也就是声压为正区域稀疏区也就是声压为负区域压缩区与稀疏区交界点处超声谐波成像第5页非线性现象表现声波速度非线性改变——谐波产生c1>c0>c2。介质中各点传输声速不一样而造成声波传输过程中形态上发生轻微改变，即产生畸变。波峰变尖，这就意味着谐波频率产生，这种尖峰特征比波圆饨波谷传输更加快。超声谐波成像第6页谐波能量非线性改变在近场表浅处，超声波仅由基波频率组成。但传输后，能量会在二次谐波频率处产生。当组织衰减作用超出非线性参数B/A作用时候，谐波能量衰减。非线性现象表现谐波成像能有效降低近场伪像超声谐波成像第7页谐波频率能量高低与基波频率能量相关，弱基波频率几乎不产生谐波频率能量，而强基波产生较大谐波能量非线性现象表现基波能量与谐波能量非线性改变

超声谐波成像第8页组织谐波成像二次谐波成份幅度表征非线性程度项

f为频率,为介质密度Z为深度，p为声压，c为声速超声谐波成像第9页组织谐波成像消除近场伪像干扰有效遏制超声侧瓣回声对图像影响提升远场成像质量高分辨率和高对比度超声谐波成像第10页组织谐波成像系统架构超声谐波成像第11页谐波提取谐波频段滤波基波信号频带宽度、发射脉冲连续时间、轴向分辨率之间矛盾发射基波信号频带控制得比较窄，便于滤波发射基波信号频带比较宽，与基波发生重合超声谐波成像第12页发射脉冲相位反相谐波提取组织谐波成像系统中采取脉冲反向技术，则发射电路需发射两个相位相反脉冲信号，设换能器接收到响应分别为二式相加即得消除了基波和奇次谐波成份，使得偶次谐波幅度变为原来两倍超声谐波成像第13页包络检波超声谐波成像第14页扫描变换超声谐波成像第15页非线性参数B/A物态方程：描述了声压和流体密度关系绝热过程下，物态方程能够展开为：定义两个参量物态方程泰勒展开式一阶项与二阶项之比会影响声速超声谐波成像第16页TechniqueFiniteAmplitudeDistortion-BasedInhomogeneousPulseEchoUltrasonicImagingAnovelpulseechoimagingschemeinwhichtheimageisformedusingthefiniteamplitudedistortioncomponentsofthereceivedpulseisconsideredhere.Alternatively,thiscouldbedescribe