● 摘要
超声造影剂是直径范围从 1 到 10 微米,具有 1 至 10 兆赫之间的谐振频率的微小气 泡。由于他们在超声波的作用下有很好的反射波特性,并且半径与血细胞接近,易于在 血液中流动,因而在医学影像中作为造影剂(UCA)用于增强超声波医学成像效果。微 泡通常带有不同材料的外壳,形成包膜微泡,用于增强其稳定性和成像效果。
为了实现靶向超声造影剂治疗等一系列医疗目的,更好的理解和控制造影剂在超声 波下的性质变得十分必要。然而,微泡的性质取决于环境和自身的众多参数,从超声频 率,自身半径和浓度到微泡外壳的杨格常数,刚度系数等。本文主要分析和测量一定条 件下声能量衰减特性,进而通过 de Jong 模型建模,采用数值拟合的方法,计算不同造 影剂的外壳弹性系数和摩擦粘性力的数值。
本论文分为两大部分。首先研究实验室牛血清白蛋白造影剂的制备,并且分析不同 造影剂的半径分布。其次采用 Matlab 仿真工具和数值拟合算法,研究测量刚度系数和 外壳摩擦系数的方法。采用 de Jong 模型,建立了造影剂声衰减的 Matlab 测量及曲线拟 合函数,给出了声衰减,刚度系数,磨擦系数与尺寸,浓度,超声频率的关系表达式, 并以此计算这两个关键系数数值。实验过程结合在 1~15 MHz 频率范围内的超声波变化, 观察并测量 DefinityTM等造影剂的声衰减曲线。为研究造影剂不同状态下的稳定性和半 径分布对衰减性影响,实验测量的造影剂包括:标准 DefinityTM,保存过久的 DefinityTM, 未完全振荡的 DefinityTM以及实验室制作的造影剂。
最后,本研究得到了以上研究对象的超声衰减曲线,并与现有文献中的研究结果进 行了对比,分析了实验中存在的问题及其产生的原因,并提出了相应的解决方法。