非线性造影超声成像数值仿真方法

作者：程双毅; 郁钧瑾; 付亚鹏; 他得安; 许凯亮^*

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(15): 123-132.

DOI：10.7498/aps.72.20230323

• 非线性超声仿真
• 超声微泡
• 非线性超声成像
• Rayleigh-Plesset方程

近年来,基于微泡非线性的造影超声技术得到了长足发展.对比传统线性超声成像,非线性造影超声在克服杂波滤除挑战的同时,能进一步提高成像分辨率.仿真可为超声成像新机制和技术研究提供有效工具,是计算声学长期关注重点.目前广泛采用的声场仿真工具主要基于有限元法、解析法、k空间伪谱法和时域有限差分法等实现.有关组织非线性参数仿真已有较为成熟的解决方案.然而,因未考虑微泡非线性特点,仍不适于微泡非线性造影超声仿真分析.本文从微泡非线性出发,结合经典k空间伪谱法求解组织的超声回波,进而基于修正Rayleigh-Plesset方程数值计算微泡处的受迫振荡响应,提出了一种非线性造影超声成像仿真方法.随后,结合平面波成像方法,分别仿真了单个微泡和成簇微泡的B超图像,并结合不同对比多脉冲序列成像策略(脉冲反转、幅度调制、幅相调制和阵元交替)和不同平面波发射角度验证了方法有效性.相关技术有助于基于微泡非线性的造影超声技术发展.

• 单位
  复旦大学