[发明专利]一种超声造影剂吸收系数测量方法

说明书

技术领域

本发明属于声学技术领域，具体涉及一种超声造影剂吸收系数测量方法。

背景技术

含气微泡作为超声造影剂已经在医学诊断中得到广泛使用，超声技术也被应用到多种治疗设备中，近年来国内外大量的研究成果表明，利用声波激励微气泡时所产生的非线性振动和散射特性，可以提高超声治疗的效率、实施血管内溶栓治疗，而通过微纳气泡携带治疗药物或基因，使用超声作为介导手段，能够进行抗肿瘤药物靶向递送、基因定位转染或递送等方面的治疗，因此，将微气泡和超声结合起来进行一些重大疾病的治疗已成为国内外医学界所关注的热点之一。

在水介质中加入六氟化硫微泡造影剂后，微气泡的存在改变了水介质的物理特性，增加了介质的散射、粘滞吸收、内摩擦等损耗，必将会导致附加能量的耗散，从而导致测量声压值的明显变化，进而导致吸收系数的改变，所以可通过测量声压值的变化推算出吸收系数的变化情况，因此，本发明基于这样的原理提供了一种有效的测量方法。

发明内容

本发明的目的是针对含微泡造影剂水介质中吸收系数的研究，提供了一种通过测量声压幅值推算吸收系数的测量方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

本发明是根据在除气水中加入超声微泡六氟化硫造影剂后，增加了媒质的粘滞吸收、内摩擦等损耗，必将会导致附加能力的耗散，从而导致测量声压值的明显变化，进而导致吸收系数的变化，所以可以通过测量声压值的变化推算出吸收系数的变化情况。根据这一特性，把声波经除气水后的声压作为参考值，再测量除气水中加入超声微泡造影剂后声波的声压值，用两者的比值来作为六氟化硫微泡衰减系数的表征参数。

测量方法是用发射换能器发射声信号，声波经过气泡层会使气泡振荡向外辐射声能量，造成声信号衰减，根据在水箱另一端接收到的声信号推算出声衰减系数。

声波随距离的衰减规律为：

p＝p₀e^-αx(1)

加入微泡后，声压变为：

p为除气水中距离声波发射端x处的声压强度；p₁为加入微泡后距离声波发射端x处的声压强度，p₀为声波发射端聚焦换能器的声压强度；α为除气水的吸收系数，α₁为加入微泡后的吸收系数。

将(1)式和(2)式两边相比：

对(3)式两边取自然对数得，

在实际测量中，测量的是接收换能器端的电压值，因为接收换能器端的电压值可以用声压值和接收换能器灵敏度线性表示

式中μ为接收换能器的灵敏度，从式中可以看出电压参考值与实测值的比值可用来表征媒质参数的吸收系数。

而媒质是经溶氧脱气处理过的除气水，可以把媒质看成理想的，若忽略媒质的容变粘滞系数、热传导声吸收以及分子弛豫吸收，可得到除气水的吸收系数计算公式为：

式中，圆频率ω＝2πf，f为声波频率，媒质密度ρ₀＝998kg/m³，声速c＝1481m/s，切变粘滞系数η'＝1×10^-3N·s/m²，将参数带入(7)式，即可算出不同频率下除气水的吸收系数值。再通过(6)式即可得到加入微泡后吸收系数。

本发明的有益效果：该测量方法，适合对各种超声微泡造影剂吸收系数的测量，测量起来比较方便，重复性强，数据易获得和处理。

附图说明

图1本发明测量装置示意图。

图2输出脉冲信号暂态稳态示意图。

图3作拟合处理的含超声微泡造影剂水介质中吸收系数随时间和频率的变化情况。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

搭建一套声吸收系数测量装置，如图1所示，将聚焦换能器1作为发射声源，与信号源4相连，信号源4的触发信号作为同步信号接入数字示波器5，水箱3另一端的聚焦换能器1作为接收器件，与数字示波器5相连。测量中需保证接收换能器和发射换能器的声轴相重合、两个换能器的焦点处于同样的位置2，以增加系统的接收灵敏度，提高对微弱信号的接收能力，这样示波器上便会显示含声波信息的声压波形，通过处理波形便可得到声压信息，进而可推算出吸收系数。

(1)信号激励部分