[发明专利]一种超声造影剂非线性参数测量方法

摘要

本发明涉及一种超声造影剂非线性参数测量方法。本发明原理：在水介质中加入超声造影剂微泡后，微气泡的存在改变了水介质的物理特性，从而导致测量声压幅值的明显变化，进而导致非线性参数的改变，所以可通过测量声压幅度的变化推算出非线性参数的变化情况。本发明的测量方法适用于多种超声造影剂非线性参数的测量，测量起来比较方便，重复性强，数据易获得和处理，不仅可以测量二阶非线性参数，还可以测量三阶及高阶非线性参数。

主权项

1.一种超声造影剂非线性参数测量方法，其特征在于：在等熵或绝热等条件下，将物态方程p＝p(ρ,s)展开成如下的泰勒级数形式为：二阶非线性参数定义为:三阶非线性参数定义为:其中,p、ρ和c分别为媒质的压力、密度和声速，p0，ρ0和c0表示无扰动时媒质的量，s为熵；对于给定的媒质，B/A和C/A是常数；假定基波和高次谐波的衰减相互独立，则二次、三次谐波幅度的变化可表示为由谐波滋生和吸收衰减引起变化的总和；由于超声波在介质中传播时的衰减会导致实际测量的幅值比理论值偏小，为了提高测量的精度，在计算时需要考虑介质的损耗和对声传播衰减进行修正，则可得到距离声源x处二次谐波声压幅值为则二阶非线性参数变为三次谐波声压幅值为则三阶非线性参数变为其中x为传播的距离，f为发射源频率，p0为发射源的幅值，α1，α2，α3分别为基波、二次谐波和三次谐波的衰减系数，且在生物媒质中，声衰减系数正比于频率；已知声波随距离的衰减规律为p₁₀＝p₀e^‑αx，加入微泡后，声压变为其中，p₀为发射端声波幅值，p₁₀，p_1x分别为水介质和加入微泡后距离发射端x处的声波幅值；α为已知水温和使用超声频率下的衰减系数；将上面两个式子左右两边相比，取自然对数得到加入微泡后的基波衰减系数为在实际测量中，测量的是接收换能器端的电压幅值，接收端的电压值可以用声压值和接收换能器灵敏度μ线性表示则(9)式变为其中，V10，V1x分别为除气水和含微泡介质中接收端距离发射端x处的电压幅值，可直接测量，再结合已知温度和使用超声频率下水介质的衰减系数即可得到含微泡介质的衰减系数；同理可计算出二次、三次谐波的衰减系数；在混合介质中，若加入超声造影剂微泡的混合液接近于液体介质的声学特性，则声压幅值满足：将方程组中两个式子左右两边进行对比得，同理，将方程组中两个式子左右两边进行对比得，下标“0”和“x”分别表示除气水和待测介质的物理量，对于参考介质，ρ0、c0均已知，对于待测介质的ρx、cx也易测定，，α1，α2，α3可通过公式(10)可计算出；将这些参量带入(12)、(14)式即可算出待测介质的非线性参数，即超声造影剂的非线性参数。