贾丽芹[1]2001年在《利用超声非线性参数无损测量组织温度分布技术的研究》文中研究说明癌的过热疗法是一种新的有效治疗方法，热疗中能否准确的测温和控温是取得疗效的关键。目前采用的方法是把温度传感器插入待测部位进行测量，这种有创测温方法因其存在的缺陷（如有创性等）极大地影响了治疗效果，限制了癌症热疗的临床应用。因此，无损测温方法已日益成为人们研究的焦点。超声无损测温方法由于其相对低的成本、能实时进行数据采集和处理、有较深的人体穿透能力和较高的时空分辨率等优点而被我们所采用。 本次课题的研究主要提出了一种“利用超声非线性参数无损测量组织温度分布”的超声无损测温方法。借助一种新型双超声同轴聚焦换能器生成调制的探测超声波，利用改进的超声回波法，可以消除介质散射特性的影响，从而准确测量非线性参数B/A，进而获得相应温升信息，为热疗中温度分布的在线实时检测提供一种可行的手段。这一研究主要分为两个阶段：第一阶段的研究工作主要是建立数学模型，确立测量方案。第二阶段的研究工作主要是研制一套对应这一超声无损测温方法的信号采集装置及信号处理系统，并通过实验证明这一超声无损测温方法的切实可行性。 本文主要对第二个阶段的研究工作做了详细的阐述。文中对实现这种超声无损测温方法的信号采集装置的硬件设计进行了详细的论述，并通过实验结果证明了这套信号采集装置的可靠性；设计了一套回波信号处理系统，利用这套系统对调制回波信号进行处理，可以得到超声非线性参数B/A；最后做了两个方面的系统实验，得出了非线性参数B/A的温度相关性，并利用这种相关性无损测量出了介质的温度信息，证明了这种“利用超声非线性参数无损测量组织温度方法”的切实可行性。
王洪森[2]2006年在《多频率超声进行体内无创测量的方法研究》文中研究指明过热疗法(Hyperthermia)是一种新的有效治疗癌症的方法，热疗中能否准确的测温和控温是取得疗效的关键。目前采用的方法是把温度传感器插入待测部位进行测量，这种有创测温方法因其存在的缺陷(如有创性等)极大地影响了治疗效果，限制了癌症热疗的临床应用。因此，无损测温方法已日益成为人们研究的焦点。超声无损测温方法由于其相对低的成本、能实时进行数据采集和处理、有较深的人体穿透能力和较高的时空分辨率等优点而被我们所采用。本次课题的研究主要是利用超声的非线性参数来无损测量组织温度分布。借助一种新型双超声同轴聚焦换能器生成调制的探测超声波，利用改进的超声回波法，可以消除介质散射特性的影响，从而准确测量非线性参数B／A，进而获得相应温升信息，为热疗中温度分布的在线实时检测提供一种可行的手段。研究工作主要是设计对应这一超声无损测温方法的超声发射、接收装置及信号处理系统，并通过实验证明这一超声无损测温方法的切实可行性。文中对实现这种超声无损测温方法的信号采集装置的硬件设计进行了详细的论述，并通过实验结果证明了这套信号采集装置的可靠性；设计了回波信号处理系统，利用这套系统对调制回波信号进行处理，可以得到超声非线性参数B／A；最后做了两个实验，得出了非线性参数B／A的温度相关性，并利用这种相关性无损测量出了被测样品的温度分布，证明了这种“多频率超声进行体内无创测量方法”的切实可行性。
马蓉[3]2000年在《利用超声非线性参数测量介质温度的研究》文中指出借助一种新型双超声共轴聚焦换能器生成调制的探测波，利用改进的超声回波法，可以消除介质散射特性的影响，从而准确测量非线性参数B/A，进而获得相应温升信息，为热疗中温度分布的在线实时检测提出一种可行的手段。 文中对该方案进行了严格的理论论证，详尽讨论了换能器的各种参数匹配，以及单一参数变化对调制特性的影响，还设计和建立了整套测量系统，通过实验验证了所构建的物理系统合理地满足了该方法中的假设和简化条件，并利用该系统测量了给定温度条件下的非线性参数值。
夏雅琴, 吴水才, 马蓉, 彭见曙[4]2001年在《用双超声脉冲法测量生物介质的非线性参数B/A》文中研究指明利用生物介质的超声非线性参数B A与温度的相关性可实现超声无创测温 ,本文介绍了一种用双超声脉冲法测量介质非线性参数B A的方法。这种方法是把探测波叠加在泵波之上 ,利用这两个波的非线性作用来测出参数B A。实验结果表明该方法切实可行 ,能准确地测得参数B A ,为实现高质量的超声无损伤测温提供了可能。
任新颖[5]2008年在《肿瘤热疗中组织温度场测量方法及关键技术研究》文中研究指明肿瘤热疗是指利用某种加热方法把肿瘤组织加热至超过其耐热温度以杀死癌细胞,其包括温热疗法和高温热凝固法两种。温热疗法是加热肿瘤至42.5-45℃并保持一定时间(通常为数分钟到几十分钟),抑制肿瘤组织的生长以达到治疗癌症的目的。高温热凝固法是将肿瘤组织加热到较高的温度(一般为60℃即刻,或54℃保持一分钟)而使肿瘤完全性坏死。近十年来,随着微波技术,特别是植入式微波技术、射频技术及高能聚焦超声技术的发展,高温热凝固疗法发展迅速,已成为一种临床实用的肿瘤治疗手段。一个有效的热疗必须将被治疗组织中的温度分布控制在适宜范围内,因此对组织温度进行准确测控非常重要。目前临床上多采用的有创测温技术也称侵入式测量,是把热电偶、热敏电阻之类的温度传感器插入待测部位进行单点或多点的直接测温,然而侵入肿瘤进行温度测量的方法相对危险,并有很多技术上的缺陷。国内外已有不少癌热疗无创测温方面的研究报导,超声测温就是其中之一。超声测温是利用超声波的某些声特性参数与温度的相关性以获取组织温度信息,相比其它无创测温方法有更好的优越性。本文的工作就是研究热疗中组织温度的无创测量方法及其关键技术,通过分析各种测温方法的优缺点,根据肝癌热疗中组织温度无创检测的实际需要,从信号和图像处理两个角度:即基于超声回波信号的时移和组织B超特征与温度的相关性探寻超声无创测温技术。目的是为了在治疗过程中及治疗前后,利用医学超声信息实现组织温度场的无创测量和凝固区的实时监测。主要研究内容可分为以下四个部分:(1)在超声测温原理分析的基础上设计超声无创测温实验系统,研究生物组织超声回波时移与其温度的相关性。以去气水和新鲜的离体猪肝为研究对象,采用互相关技术精确提取温度变化引起的组织背向反射超声回波时移。研究结果表明:组织内超声声速随温度的变化而变化,它与加热区域内的组织热膨胀共同引起了回波时移的变化;回波时移与温度之间有明显的相关性,且具有较为稳定的线性相关函数。基于回波时移的温度相关性,设计了超声测温实验系统,该系统主要由超声波发射接收器、高速AD采集卡和计算机组成,实现了温度的无创实时测量与显示。(2)研究热疗中生物组织B型超声特征参数的变化,以期利用B超特征参数的温度相关性实现热疗的无创监测。采用水域和微波介入两种加热方式,获取温热疗法和高温热凝固治疗过程中离体动物(猪、牛)肝脏的B超图像,利用图像处理方法提取不同温度下的组织B超特征参数(灰度及其梯度变化、功率谱密度、纹理结构等参数),并分析其温度相关性。实验结果表明:组织B超图像灰度与温度具有明显的相关性,平均相关系数约为0.9,变化总趋势是随着温度的升高灰度值增大,基本成线性变化。图像灰度梯度与组织温度的相关系数约为0.7。此外,图像功率谱密度、密度标准偏差、不均匀度等也随着组织的温度升高而变化,这与高温消融情况下组织蛋白固化的实验现象相符。初步研究结果证实了热疗中以监测组织B超特征变化为基础,达到无创监测组织温度变化的可行性。(3)研究临床上治疗肝癌的新型水冷却微波天线的热场分布,以期在热疗前对微波热疗温度场进行模拟精确预测。水冷却微波加热天线可减小组织炭化区域,并且在同样加热条件下增大组织的凝固区域。利用自制的直径细且阻抗高的热电偶,在标准静态肝组织等效体模中测量微波辐射热场的比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)分布,为微波热疗温度场的计算机仿真和手术规划奠定基础。考虑到组织热物性特征随温度的变化,为了提高天线附近模拟温度场的逼真度,通过离体猪肝实验进行修正,获得了部分热凝固区的形状大小和温升规律。(4)超声组织定征在微波热疗监测中的应用研究。超声组织定征是指利用组织声特征参数反映组织生理和病理信息,它的研究与完善将为肿瘤热疗带来更大的发展前景。本文提出并分析了热疗中超声背向散射积分值(Integrated Backscatter,IBS)的变化趋势及其温度相关性。研究发现在微波热消融治疗过程中,温升和凝固性坏死造成了组织结构的变化,超声背向散射积分值呈先增大后减小的趋势。这种非可逆的变化,在一定程度上反映了组织消融情况,据此可监测热凝固区的变化和评估疗效。
徐海东[6]2004年在《后向散射超声无损测温设备关键技术的研究与实现》文中进行了进一步梳理超声无损测温是一个集超声学、生物医学、热学、电子学、计算机科学、图像学、数学等众多领域在内的多学科交叉的前沿课题，不仅有着巨大的应用需求，而且与 EIT、X-CT、MRI、微波等其他测温技术相比，拥有相当多的技术积累和优势。 本论文以全身灌注热疗治癌为背景，以后向散射超声无损测温为目标，从测温模型和算法、测温仪设计与实现、离体和动物实验等各方面，探索出有效的超声无损测温方案，并指出在拥有高性能超声测温仪、基于先验知识的高效时移算法的前提下，超声测温将在组织定征参数 Km较小的组织首先临床实用。 本论文全面分析了建立在生物组织离散随机介质模型下的后向散射超声时移、频移测温模型，确立了时移模型的优势地位。从图像处理分析的角度提出了一种新的二值图像模糊跟踪算法（BIFT），进行了理论推导，并与互相关算法（CCA）和自回归功率谱密度（AR-PSD）算法做了比较。与传统的 CCA 技术相比，BIFT 在空间分辨率和记忆力、计算量、算法收敛性和抗噪性上都有明显改善。BIFT 已成功地应用于超声时移测温仿真和离体实验。 为了得到丰富的超声原始射频回波信息，传统的超声诊断仪不能满足超声测温模型和算法对超声测温仪提出的高采样率、高信噪比的要求。因此本论文研制了基于 PC 的全数字化 A/B 型超声无损测温仪，包括超声探头的选择、测温仪整体考虑、全数字化超声、高采样率高增益高信噪比放大电路、频率自适应等关键技术，并给出了基于 A/B 两种不同探头的设计实例。本论文研制的超声测温仪可以满足时移、频移和能量模型等任何超声脉冲回波式测温系统的需要。 本论文通过数据仿真、水温实验、离体实验、组织定征以及动物实验等各个环节，提出了一套实用的超声无损测温临床方案。研究发现，与加热模式和目标尺寸等先验知识相关的时移拟合阶次、超声测温仪的采样率和信噪比、组织定征参数 Km 是直接影响温度评估精度的三大因素；提出了超声测温标记法，并考虑了临床运动补偿、人体热模型和人体解剖模型；给出了超声测温仪的最小采样帧率判据以及猪肝的 Km 值。
吴水才, 夏雅琴, 贾丽芹, 彭见曙[7]2001年在《测量人体温度的双脉冲超声波传感系统》文中提出介绍了一种用于测量人体温度的双脉冲超声波传感系统 ,重点叙述了双超声波探头的设计。通过系统实验获取了超声回波信号 ,结果表明该传感系统完全满足设计要求。
陈莎[8]2011年在《材料基本声学参数的测量及其在食品安全中的应用研究》文中研究表明材料的基本声学参数包括声速、声衰减系数、非线性声参量B/A等,它们在无损检测中的缺陷定位,仿组织材料的超声特性检测,以及医学成像中都有重要意义。本文对乙醇的声速、声衰减系数及非线性声参量B/A的测量及其在食品安全中的应用进行了研究,主要工作有：1、分别对声速、声衰减系数的测量方法进行比较,利用插入取代法测量了以上两个参数,并对其进行衍射修正以及不确定度分析。2、利用有限振幅插入取代法对非线性声参量B/A进行测量,修正及不确定度分析,并研究了温度、声强以及频率对非线性声参量B/A的影响。结果表明随着温度的升高,B/A值呈现出线性增长,声强对B/A值的影响不大,随着频率的增大B/A值线性减小。3、将声速、声衰减系数应用于掺杂有三聚氰胺的牛奶检测中,结果表明,声速随着牛奶中掺杂三聚氰胺浓度的增大而呈现线性下降的趋势。而声衰减系数对三聚氰胺的浓度变化不敏感,呈现出轻微下降的趋势。将非线性声参量B/A用来监测牛奶的变质过程,结果显示随着牛奶存放时间的增长,B/A值有明显的变化。
吕海涛[9]2006年在《生物多层组织的声传输特性研究》文中进行了进一步梳理近几十年来，超声波广泛应用于生物学、医学领域。生物组织的超声性质是生物医学超声中最基本的研究课题之一。超声应用于医学领域，无论是诊断还是治疗都与生物组织的超声性质密切相关。超声在介质中的传输是一个复杂的过程，它既被散射又被吸收，而生物媒质是由水、脂肪和蛋白质组成的物质，与均匀流体具有完全不同的特点。此外，还具有结构上的不均匀性，不同部位的散射和吸收各不一样。从超声诊断和治疗的角度来看，超声是透过皮肤及肌肉，才能传到皮下组织和器官，生物组织的声学参量随生物种类和不同方向而存在差异。应此有人提出了分层介质结构，来研究超声在生物组织中的传输和分布。超声波在生物组织中的传播规律(即组织对声波的作用)及诊断信息提取方法是超声诊断和治疗的物理基础。 医学超声是一门将声学中的超声学与医学应用结合起来的边沿学科。其主要任务是研究超声波在生物组织中的传播特性、规律及其应用。即所谓超声组织定征，就是研究生物组织的各种声学参量的数值范围和测量方法，以及这些参量与组织的病理状态和组织构成的对应关系。 我们知道超声波经过生物组织传播之后，携带着大量的组织结构特征声信息，了解超声回波的变化规律，可以间接地得知介质的特征。现代超声医学正是以超声波在人体内的传播规律为基础，并利用发展完善的信号处理方法和电子技术进行组织定征。 生物组织声学特征参量主要有：声传播速度、声阻抗、声衰减系数、声散射及一些非线性参数。由于有些组织的病理变化不能仅仅从某一声学参数的大致变化来区分，组织声学参数的定量研究受到众多科研工作者的重视，特别是组织声速、声衰减系数的测量，通过测量声衰减系数可以区分B型成像仪上诊断不出来的病灶。例如，正常肝与轻度脂肪肝，在B型图像上形态差不多。但他们的衰减系数可能相差数倍。因此，衰减系数的测量研究很有前途。 在组织构成方面，测量出随着组织水分的增加，组织的声速传播速度，声衰减系数减小，当组织中脂肪成分增加时，声传播速度减小，而声衰减系数增大。因此，通过了解组织的声学参数可以间接地得知组织的构成。 由此可见，组织声学参量的测量具有重要的临床意义，本论文工作将以声速、
夏雅琴, 贾丽芹, 彭见曙, 吴水才[10]2002年在《一种用于超声测温的双超声脉冲发射接收电路的设计》文中提出介绍了一种用于热疗法中超声测温的双超声脉冲发射接收电路。电路可以同步产生符合超声测温要求的双超声脉冲,并且能够成功接收放大比较微弱的超声回波信号。提供了实验中的关键波形,说明该电路具有足够的可靠性。
参考文献：
[1]. 利用超声非线性参数无损测量组织温度分布技术的研究[D]. 贾丽芹. 北京工业大学. 2001
[2]. 多频率超声进行体内无创测量的方法研究[D]. 王洪森. 燕山大学. 2006
[3]. 利用超声非线性参数测量介质温度的研究[D]. 马蓉. 北京工业大学. 2000
[4]. 用双超声脉冲法测量生物介质的非线性参数B/A[J]. 夏雅琴, 吴水才, 马蓉, 彭见曙. 北京生物医学工程. 2001
[5]. 肿瘤热疗中组织温度场测量方法及关键技术研究[D]. 任新颖. 北京工业大学. 2008
[6]. 后向散射超声无损测温设备关键技术的研究与实现[D]. 徐海东. 清华大学. 2004
[7]. 测量人体温度的双脉冲超声波传感系统[J]. 吴水才, 夏雅琴, 贾丽芹, 彭见曙. 传感器技术. 2001
[8]. 材料基本声学参数的测量及其在食品安全中的应用研究[D]. 陈莎. 北京化工大学. 2011
[9]. 生物多层组织的声传输特性研究[D]. 吕海涛. 陕西师范大学. 2006
[10]. 一种用于超声测温的双超声脉冲发射接收电路的设计[J]. 夏雅琴, 贾丽芹, 彭见曙, 吴水才. 中国医疗器械杂志. 2002
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