用植入水听器探头对活体中超声声场参数的测量

诸如声压振幅这类声场参数通常是在水槽中测得的。因此,人体中的声场只能在对组织声学性质了解的基础上进行估计而通常不能立即得到。为研究超声的生物效应,了解受辐照的组织体中准确的声场参数是重要的。这要求声场参数的测量直接在活体中进行。这是用手术方法把小型针状PVDF水听器探头植入受辐照的动物体内开然后用5MHg聚焦换能器以空间峰值时间峰值强度I_(SPTD)分别为500W/cm~2和1500W/cm~2进行辐照。将给出植入的水听器在妊娠Wistar鼠子宫中测得活体条件下的空间峰值脉冲平均声强I_(STPD)、空间峰值时间平均声强I_(STPD)和最大声强I_n值。通过与水中测量     

应用PVDF压电传感器测量诊断超声在宫腔内的辐照量和腹部软组织声衰减的方法

在超声诊断已成为妇产科和计划生育查孕查环查病的常规首选方法的情况下，其安全性问题更为世人关注。本文叙述应用一个安装在产科器械内的ＰＶＤＦ压电超声传感器测定了两种不同类型的Ｂ超仪在宫腔内产生的声场中的最大正、负声压及其典型声压波形，对５１例测量结果进行了分析。宫内测得的最大正、负瞬时声压值分别达到１．５ｘ１０５Ｐａ和－１．２５ｘ１０５Ｐａ；空间峰值时间峰值声强（Ｉｓｐｔｐ）达１．３２Ｗ／ｃｍ２；最大声强（Ｉｍ）达０．４４Ｗ／ｃｍ２．空间峰值脉冲平均声强（Ｉｓｐｐａ）达０．３１Ｗ／ｃｍ２；空间峰值时间平均声强（Ｉｓｐｔａ）达０．７４ｍＷ／ｃｍ２。１６例测量声压与Ｂ超仪在自由场中测得值相比较，可计算出超声所经过的软组织中的综合平均衰减为１．２４±０．１９ｄＢｃｍ－１ＭＨｚ－１。采用宫腔内直接测量方法获得的诊断超声剂量参数和衰减系数对妇产科超声诊断安全性的研究具有重要参考价值。     

超声辐照后人的白细胞中DNA单股断裂的分析

为了检验诊断超声可以引起细胞中DNA单股断裂的假设[Pinamonti et al. IEEE Trans UFFC—33 179(1986)],用7.5Hz脉冲超声在0℃下对人的外围血液白细胞悬浮液进行了辐照。把直径为6mm的换能器浸入盛有5ml悬浮液的试管中,试管以每分钟60圈的速度旋转,其底部布有吸声材料。用脉宽为0.14μs、重复周期为1000μs的脉冲超声对六种样品进行了辐照,辐照时间30分钟,辐照的空间峰值时间峰值声强为32W/cm~2(空间峰值时间平均声强45mW     

医学超声计量和标准化的十年

本文回顾了十年来我国医学超声计量技术所取得的主要技术进步。包括超声功率国家基准装置的建立一以辐射力法为基础的电子天平系统;各种声辐射计的研制、电学法、光学法与辐射力法的比对;超声功率基准装置的国际比对成功;医用脉冲声强测量方法的建立;测量用高频微型水听器及其国家标准校准装置的建立。文章展示了医学超声标准化工作的进展。包括制定了A型超声、B型超声、多普勒超声胎儿诊断仪和单元脉冲—回波超声换能器的技术要求和测量方法等20种国家标准或专业标准;建立了十多种检测仪器或系统;研制了B超设备性能测试用超声人体组织仿真模块等。 最后,文章分析了国际国内发展趋势后指出,高精度的自动化测量是当前医学超声计量的发展方向。高频率、高声压和微小声功率测量,各种型式医学超声换能器和仪器的测量方法的标准化是当前需要研究的重要课题。     

基于光蚀刻的内窥光声用PVDF环阵换能器

目的:目前光声内窥成像中所用的换能器多属于压电陶瓷定焦换能器,这种换能器制作成本昂贵,且景深有限。基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电膜制作的环阵换能器可以降低制作成本并通过动态聚焦实现更深的景深。方法:为了提高换能器的灵敏度,本文首次提出基于铝电极PVDF薄膜的光蚀刻方法,将其应用于PVDF环阵超声换能器的制作中。结果:相对于传统的基于PCB板的制作方法,光蚀刻法制作的换能器具有更高灵敏度。该换能器包含3个等宽圆环,总尺寸为5.5 mm。声场测试得其纵向分辨率约为0.5 mm,横向分辨率约为0.5 mm,且在15~45 mm范围内都能很好的聚焦。模拟光声内窥仿体实验验证了其在光声内窥成像中的应用潜力。结论:展示了一种基于覆铝PVDF压电膜制作环阵换能器的新方法。该方法制作的换能器在人体大型器官或腔体(如胃肠道和子宫颈)的光声内窥成像中具有良好的应用前景。     

产前超声辐照对产后生长和生理发育的影响

为了更好地进行生物效应研究特别设计了一个超声辐照槽。妊娠15、17、19天的威士特鼠被麻醉后,浸入水槽至腋窝部位,进行超声辐照。用5.0MHz脉冲超声辐照11只孕鼠,脉冲宽度约为0.17μs,脉冲重复频率1MHz,空间峰值时间峰值强度Isptp为500w/cm~2,相当于临床诊断剂量级。空间峰值脉冲平均值强度Ispga,空间峰值时间平均强度Ispta和最大强度Im分别为100w/cm~2,24mw/     

一种用于脑神经刺激的程控超声发生器

低强度超声对大脑具有明显的刺激作用。设计一种用于脑刺激的程控超声发生器,接受计算机发出的刺激参数信息,内置的可编程门阵列(FPGA)根据这些信息发生刺激脉冲串,并通过改变功放管驱动占空比的方法控制输出功率。发生器采用开关型功放保证效率,通过阻抗匹配电路将输出方波转换成换能器上的正弦波。发生器的脉冲序列参数根据刺激波形设计,相对于使用通用函数发生器更容易理解,且调节方便。测试表明,发生器的最高超声频率可达2 MHz,最大输出功率157.1 W。配接自制的500 kHz聚焦换能器,在空间峰值脉冲平均声强I_sppa=5.36 W/cm²的条件下,对12只大鼠的脑部进行刺激,以肌肉收缩为指标进行观察,刺激成功率达到90%。测试结果和动物实验证明,该发生器适合超声脑刺激研究之用。     

关于口唇颌面部微(小)循环超声多普勒血流检测的声会聚方法

用超声多普勒技术测量口唇颌面部微(小)血管中的血流,常因为声束发散而得不到满意的结果。本文叙述了作者研制的一种声会聚多普勒血流测量系统。首先给出了计算公式;然后描述了换能器结构,最后给出了实验结果。该仪器正在临床上应用。     

HIFU在牛肝组织中的传播衰减研究

运用辐射压力法研究高强度聚焦超声在牛肝组织中的传播衰减。在室温 2 0℃下 ,利用 4种治疗超声换能器 ,在不同的换能器表面输出声功率下 ,分别测量 2 0、4 0、6 0、80 m m不同厚度新鲜离体牛肝在放入脱气水前后的声辐射力 F、F′,然后计算出声衰减。使用治疗超声换能器 4 ,对于不同辐照深度 ,以声强 ISATA=2 2 .0× 10 3W/cm2、辐照时间 5 s的超声剂量定点辐照新鲜离体牛肝 ,以断层方式剖开后测量凝固性坏死组织体积。研究结果表明 ,对于一个具体的治疗超声换能器 ,在牛肝厚度一定时 ,辐射力穿透率 F′/F法与换能器表面声强及样品近治疗超声换能器表面声窗面积无关。采用最小 F′/F法拟合得出辐射力穿透率随牛肝厚度增加呈指数规律递减 ,且与凝固性坏死组织体积随牛肝厚度 (辐照深度 )增加呈指数规律递减趋势一致。采用最小二乘法拟合得出高度聚集超声在牛肝组织中传播的声衰随频率近似线性增加且呈幂函数关系。这为进一步研究高强度聚焦超声治疗剂量学提供了实验依据     

超声诊断设备的生物物理特征

作为诊断超声设备的通常特性,在最好情况下也只能给出相比于换能器表面不同位置上的声压场的详细描述。从这些数值可以推算出声强的计值。当诊断超声辐照不产生可发觉的危害性生物效应时,就很难评价在导致生物变化的可能生物物理机制中哪个是最重要的,从而很难说明在描述超声辐照时     

用于正常肝和弥散性肝病测量活体声速的身体总传输时间法

用超声成像诊断肝病的精确度可通过测量肝的平均声速来提高。目前,测量活体声速的方法大都使用来自肝或邻近结构界面的回波。本文即试图不断地改进现有扫描设备以寻求一个通过测量整个身体声脉冲总传输时间来估测平均声速的方法。将一个实时换能器和一个钢性靶分别放置在一个适当的夹具的两端,将靶放在病人背后脊间位置。换能器则放在疑难病灶对面,使声波在肝上的传输距离最大,用换能器对钢性靶进行成像。用电子测径器通过所成之像测最出换能器和靶之间的表现距离。在容器内用固定好的夹具分别测量病人和参考水平情况下的总的声传输时间,将两者结果进行比较即可得到组织的平均声速。32个正常志愿者的实验结果表明:每个试验者只需重复10次测量即可消除1.5％     

用于磁声耦合刺激的64阵元相控阵超声换能器的设计

本研究基于磁声耦合刺激技术(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)的需求,设计了用于线性64阵元相控阵的超声换能器,探究相控阵超声换能器压电晶体宽度及间距,优化超声换能器聚焦声场分布.采用MATLAB软件建立相控阵换能器模型,仿真聚焦声场分布.搭建三维声场分布测试...     

B型超声显示系统的分辨率及其测量

本文介绍B型医用超声显像系统的分辨率的各种判据,并对影响系统分辨率的诸因素作了讨论。提出了以获得空间点扩展函数(Space Point Spread Function)为目的的测量方法。对一个聚焦换能器的测量结果表明,对数放大器的使用将使系统的横向分辨率比使用线性放大器时降低60％。这个方法还能定量地测量各级电路对系统分辨率的影响。     

高强度聚焦超声治疗剂量对组织温升影响的研究

测量了高强度聚焦超声(HIFU)定点辐照新鲜离体牛肝脏时，不同声强和辐照时间下的组织焦点温升。根据Pennes传热方程，从理论上分析了高强度聚焦超声定点辐照生物组织前后组织温度变化的规律，研究结果表明；一定的声强下，总有一个辐照闻值时间存在，当辐照时间超过辐照阐值时间后，温升缓慢，声强越大，辐照阐值时同出现得更早l组织焦点温升、相对累积热剂量随声强、辐照时间的增加而增大，当治疗剂量一定时，声强对组织焦点温升的影响大于辐照时间对组织焦点温升的影响。因此，HIFU最适治疗剂量应满足：适度的声强、辐照时间为该声强下的辐照阈值时间。     

水听器式便携超声参数测量系统的研制

目的：开发了一套测量声输出参数的系统，为进一步研制适用于军事计量巡检工作的便携式仪器奠定基础。方法：采用水听器作为换能器，采集超声信号存空间声场焦平面上一点的声压波形。通过对声压波形的参数进行数值运算，得到所关心的超声声输山参数。结果：能够在误差允许的范围内测量出主要的声输出参数。结论：该方法切实可行，得到的数据可重复性好。     

矩形超声换能器冲激响应分析

采用冲激响应方法,不需作近换能器轴线区域或远场区域近似,就可完整分析超声换能器的辐射声场。声场中某观察点的速度势由该点的冲激响应和激励脉冲卷积得到。提出了一种矩形超声换能器冲激响应数值计算的通用表达式,克服了目前算法由于矩形几何形态复杂性造成的空间不连续,对冲激响应作脉宽-幅度变换,解决了小孔径换能器的远场数值计算问题。采用不同带宽的激励脉冲,计算了矩形换能器中心轴线声场分布,计算了特定深度冲激响应分布,结果和以往方法一致。     

高强度聚焦超声经颅治疗温度场的数值仿真研究

数值仿真是预测高强度聚焦超声(HIFU)温度场分布的有效方法之一。本研究参照人体头颅结构建立HIFU经颅骨治疗模型,采用Westervelt声波传播方程的近似式和Pennes生物热传导方程数值仿真HIFU经颅骨治疗的温度场分布,利用时间反转法对焦域位置进行调控和颅骨温度较高处的热点消除,进而分析讨论输入声强、辐照时间、换能器与颅骨相对距离对颅内形成焦域的影响。研究结果表明,时间反转法可实现HIFU经颅治疗形成焦域位置的调控和颅骨温度较高处的热点消除,热点消除后焦点温升无明显降低;利用热点消除法可在距离颅骨20mm的颅内浅表组织中形成60℃以上的焦域,形成的焦域体积随输入声强以及辐照时间的增加而非线性增加,声强越大,达到相同大小的焦域体积所需要的辐照时间越短,且换能器与颅骨之间的距离对颅内形成焦域体积的大小有影响。     

广西毛南族健康女性定量超声骨量峰值

目的:建立毛南族女性定量超声骨量峰值,为骨质疏松症的诊断和防治效果的评估提供依据。方法:用定量超声骨密度仪对533名毛南族健康女性进行骨定量超声测定和分析。测量身高、体质量、足长和左侧跟骨超声振幅衰减(BUA)。结果:毛南族女性年龄在40~45岁时BUA峰值(64·34±7·87)db/MHz。25~40岁各组平均体质量随年龄增大而增高,40~45岁达最高值,随后逐渐下降。结论:用定量超声骨密度仪测定跟骨,获得毛南族女性定量超声BUA峰值,对毛南族女性骨质疏松症的诊断和治疗具有重要意义。     

超声成象中的噪声

前言嗓声对任一种测量都是一种主要的限制因素。医用超声成象测量是由下列三种测量所组成,即用于确定回波深度的时间测量、用于确定回波位置的换能器角度和位置测量以及评价反射物性质和灰阶显示用的幅度测量。这些测量都包含有随机误差。为获得成象系统性能的定量数据,我们已建立了一种测量回波幅度和回波到达时间分布的方法。通常从完整的统计分布知识和在某些情况中,平均的和标准的偏差知识,便可给出描述随机噪声的定量说明.     

人体跟骨宽带超声衰减参数测量方法的研究

探讨超声测量骨钙密度的重要参数—宽带超声衰减(BUA)的测量方法,提出了用脉冲信号作为发射信号,通过数值平均法提高信噪比,采用最小二乘法,提取宽带超声衰减参数。实验结果表明,该方法简单有效,可以准确地从接收的超声波信号中,提取宽带超声衰减参数。