本文關(guān)鍵詞：磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的聲源問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像(magneto-acoustic tomography with magnetic induction, MAT-MI)是近年來提出一種新型醫(yī)用成像技術(shù)。MAT-MI技術(shù)的工作原理是將生物組織置于靜態(tài)磁場中,外加激勵磁場,激發(fā)該組織產(chǎn)生渦流,渦流在靜態(tài)磁場產(chǎn)生的洛倫茲力的作用下,使生物組織受到力的作用而受迫振動,激發(fā)出超聲波,其中聲源取決于洛侖茲力的散度,經(jīng)過組織的聲傳播,在被測組織周圍接收到的聲壓信號可以重建電導(dǎo)率的分布。與傳統(tǒng)的醫(yī)用超聲成像不同的是,MAT-MI技術(shù)可以對人體組織功能進(jìn)行成像,并且還可以用于對人體各器官的功能進(jìn)行連續(xù)動態(tài)監(jiān)測；與當(dāng)前的生物電阻抗成像技術(shù)相比,MAT-MI技術(shù)是一種非接觸的診療技術(shù),不用對生物(人)體注入電流,即避免了組織屏蔽給電阻抗成像帶來的影響,又對人體非常安全有效,在醫(yī)學(xué)診斷的應(yīng)用中更具優(yōu)勢。 截止目前,磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)還處于理論完善和實驗驗證階段,大多數(shù)還只是數(shù)學(xué)物理模型的研究,基于具有聲學(xué)參數(shù)(聲衰減等)的表達(dá)式的生物組織模型的研究還比較少,距離實際的臨床應(yīng)用研究也有一定的距離。 目前的MAT-MI技術(shù)的聲場研究忽略了聲波在組織中的聲散射、聲吸收等因素,沒有考慮實際生物組織中的聲衰減的影響,組織模型條件大都設(shè)定成分布均勻的、各向同性的介質(zhì)。但是不同成分結(jié)構(gòu)的組織,其聲衰減方式是有區(qū)別的,因此MAT-MI技術(shù)的研究中,表征不同生物組織聲學(xué)特性的參量,還需要進(jìn)行了解。 MAT-MI技術(shù)的聲源產(chǎn)生機制,是生物組織受迫振動而發(fā)出超聲波,聲源是力源,其受力情況跟激勵磁場的工作方式有密切關(guān)系。工作方式不同,生物組織的受力情況以及發(fā)聲機制也會有差別。目前對于激勵磁場的研究還處在最初驗證階段,各個研究比較孤立,沒有同比性,數(shù)據(jù)的測量聯(lián)系性較少,需要對激勵磁場的工作方式以及條件進(jìn)行對比分析,并且建立與聲場問題的聯(lián)系。 生物組織中有源輻射聲場問題應(yīng)該是解決MAT-MI中超聲波在生物組織中的傳播機制的關(guān)鍵所在。本文結(jié)合生物組織聲學(xué)模型、散射與吸收、聲振子模型、受迫振動等方面的內(nèi)容闡述了下列幾個問題。 1、通過對生物組織分層介質(zhì)模型的介紹,討論了生物組織結(jié)構(gòu)各向異性、電導(dǎo)率不同和聲散射現(xiàn)象發(fā)生的聯(lián)系。結(jié)合組織結(jié)構(gòu)模型,對MAT-MI技術(shù)中的超聲遇到散射問題進(jìn)行分類討論,為今后的有關(guān)散射聲衰減問題提供了理論和方法的指導(dǎo)。 2、結(jié)合聲散射、聲吸收(經(jīng)典吸收和弛豫吸收)的理論,詳細(xì)論述了磁感應(yīng)磁聲成像技術(shù)中超聲在組織中傳播的聲衰減問題的解決方法。為目前的MAT-MI技術(shù)的聲衰減問題提供了理論依據(jù)。 3、結(jié)合MAT-MI技術(shù)的基本原理,根據(jù)電磁學(xué)相關(guān)性質(zhì)規(guī)律,對目標(biāo)模型進(jìn)行了分析。把生物組織分解成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的模型,分析了該模型的微元聲振子在磁場的磁通改變時的受力情況。 4、通過對幾種不同的受迫振動的討論分析介紹,結(jié)合目前MAT-MI技術(shù)的激勵磁場的工作方式,從洛倫茲力切入點對聲源產(chǎn)生的物理機制做了深入研究,找到激勵方式與振動的聯(lián)系,提出MAT-MI技術(shù)中,振子的受迫振動是沖擊脈沖受迫振動和一般阻尼振動的結(jié)合。該理論模型對MAT-MI技術(shù)的正問題仿真和逆問題重建都具有指導(dǎo)意義。 5、結(jié)合MAT-MI技術(shù)理論,依據(jù)目前的幾種不同的實驗設(shè)計,指出激勵線圈的形狀和大小對聲源和媒質(zhì)的界定有影響。
【關(guān)鍵詞】：磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像 脈沖 受迫振動
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O441.3;R445
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的實驗系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的正問題研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的逆問題研究現(xiàn)狀11
• 1.3 選題意義11-12
• 1.4 本文的研究內(nèi)容12-15
• 第2章 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)基礎(chǔ)理論15-25
• 2.1 基于超聲的成像技術(shù)理論15-17
• 2.1.1 超聲成像技術(shù)15-16
• 2.1.2 熱聲成像技術(shù)16
• 2.1.3 光聲成像技術(shù)16
• 2.1.4 磁聲成像技術(shù)16-17
• 2.2 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的工作原理17-18
• 2.3 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像的實驗裝置18-19
• 2.4 磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像的電磁學(xué)理論19-23
• 2.4.1 基于本研究的洛倫茲力19-20
• 2.4.2 基于本研究的麥克斯韋方程20-21
• 2.4.3 雙線圈的脈沖激勵磁場21-23
• 2.4.4 渦電流23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第3章 超聲在生物組織的傳播問題25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 生物組織分層結(jié)構(gòu)以及聲學(xué)簡化模型25-29
• 3.2.1 上皮組織25
• 3.2.2 肌肉組織25-27
• 3.2.3 神經(jīng)組織27
• 3.2.4 結(jié)締組織27-29
• 3.3 生物組織的聲學(xué)特性29-30
• 3.4 超聲在生物組織中的聲衰減30-32
• 3.5 超聲在生物組織中的聲散射32-34
• 3.5.1 聲散射分類的判定32
• 3.5.2 兩個散射模型32-33
• 3.5.3 散射問題的方程修正33-34
• 3.6 生物組織中的聲吸收34-36
• 3.6.1 聲吸收34-35
• 3.6.2 吸收與頻率、溫度的關(guān)系35-36
• 3.7 磁感應(yīng)磁聲成像技術(shù)的處理不均勻介質(zhì)的聲衰減問題的方法36-37
• 3.8 有關(guān)MAT-MI技術(shù)中的超聲散射分類討論37-38
• 3.8.1 應(yīng)用于散射理論的的生物模型分析37
• 3.8.2 應(yīng)用于衍射理論的的生物模型分析37-38
• 3.8.3 關(guān)于反射理論的的生物模型討論38
• 3.9 生物組織的結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)率和聲散射的聯(lián)系38
• 3.10 本章小結(jié)38-41
• 第4章 磁感應(yīng)磁聲成像的受迫振動振子模型討論41-53
• 4.1 受迫振動41-45
• 4.1.1 穩(wěn)態(tài)受迫振動41-42
• 4.1.2 沖擊脈沖作用力的受迫振動42-44
• 4.1.3 初始位移和初速度44-45
• 4.1.4 理想脈沖和沖擊響應(yīng)45
• 4.2 磁感應(yīng)磁聲成像的振子模型討論45-47
• 4.3 磁感應(yīng)磁聲成像的組織內(nèi)振子的受到的洛倫茲力分析47-49
• 4.4 磁感應(yīng)磁聲成像的組織內(nèi)振子的沖擊脈沖受迫振動分析49-50
• 4.5 有關(guān)聲源、聲傳播的思考50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 激勵線圈的形狀大小對聲源、聲場的影響53-55
• 第6章 總結(jié)55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-63
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果63

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：磁感應(yīng)磁聲醫(yī)用成像技術(shù)的聲源問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：407911