● 摘要
生物软组织弹性参量与其生理、病理特征关系密切，不同正常组织之间的弹性参量不相同，例如，纤维组织与乳腺组织相比硬度较大。依据弹性特性的变化推演生物软组织生理病理变化，对疾病的诊断有重要的参考作用。传统的医学超声成像难以直接获取组织的弹性信息，临床上使用触诊的方法可以粗略获得弹性信息，但有一定的局限性。1991年，美国学者Ophir提出弹性成像的方法，经过学者的不懈努力，目前此方法不断发展，成为医学超声成像领域中的一个研究热点。
一方面，当对生物软组织施加外力时，组织会振动，产生变形。当施加的外力频率与组织的固有频率相同时，软组织的振幅将会达到最大值（幅值），此时外力的频率就是组织的共振频率。生物软组织的弹性参量变化时，其固有频率也会发生变化，进而导致组织的共振频率发生变化。因此，可以研究弹性参量与共振频率的关系，通过共振频率来反映弹性参量的变化。
另一方面，由于生物软组织声阻抗的不同，当超声波在生物软组中传播时，就会发生反射，散射，和折射。其中，超声背散射射频RF信号包含了与组织微观结构相关的频率和相位信息。生物软组织的密度、弹性参量等的变化会引起声阻抗的变化，从而影响超声背散射射频RF信号的中心频率。由此，也可以研究弹性参量与超声背散射射频RF信号中心频率的关系，通过中心频率的变化来反映弹性参量的变化。
据此，本文的工作包括：
（1）建立粘弹性生物软组织的集中参数理论模型，研究生物软组织的弹性参量对组织共振频率的影响。对该理论模型进行分析，得到满足理论模型的运动微分方程组。求解其数值解，通过获得的共振频率信息推演弹性参量。
（2）建立粘弹性生物软组织的集中参数数值模型，分析生物软组织的弹性参量对组织共振频率的影响。该模型用到弹簧单元，质量单元和阻尼单元。对该模型进行谐响应分析，分析结果显示振幅和频率的关系。
（3）使用玻璃微珠，戊二醛，明胶粉，蒸馏水，苯甲酸钠和丙三醇制作两个实验仿体。一个实验仿体是中间弹性参量大于周围弹性参量，另一个实验仿体是中间弹性参量小于周围弹性参量。对这两个实验仿体进行超声C扫描，采集扫描得到的数据。然后，对数据进行功率谱分析，研究生物软组织的弹性参量对超声背散射RF信号中心频率的影响。
理论模型分析结果表明：
（1）异物的弹性参量增大时，振幅的最大值所对应的共振频率增大。异物弹性参量减小时，幅值所对应的共振频率减小。
（2）随着组织深度的增加，振幅逐渐减小。但各质量的共振频率不发生改变。
数值模型分析结果表明：
（1）正常组织中异物弹性参量增大时，与正常组织相比共振频率增大；异物弹性参量减小时，共振频率减小。
（2）随着组织深度的增加，振幅逐渐减小。但各质量的共振频率不发生改变。
（3）异物与正常组织弹性差异增大时，共振频率偏移量增大；异物与组织弹性差异减小时，共振频率偏移量减小。
仿体实验分析结果表明：
（1）异物的弹性参量增大时，超声背散射射频RF信号的中心频率向高频方向移动，且远离发射超声信号的中心频率。
（2）异物的弹性参量减小时，超声背散射射频RF信号的中心频率向低频方向移动，且接近发射超声信号的中心频率。