最近了解了一下非线性超声中的谐波成像，不错动作常识普及了解一下。大部分来自于文件，如有遗漏不错私信咸鱼进行修改。另外有伪善和补充的也不错私信咸鱼。 超声成像因其相对较低的价钱、无电磁辐射、无创伤、成像方式千般而在医学成像中获得了豪迈的应用。早期的超声成像时候齐是基于线性声学旨趣。联系词在骨子的医学超声成像应用中，声波在生物组织的非线性传播和造影剂的非线性振动八成产生非线性声信号。在接下来的敷陈中老师了如何使用非线性信号中的谐波信号进行成像，以及联系的谐波信号索求圭臬。终末使用一些代表性的应用实例进行考据【PBD-171】プレミア女優の美尻コレクション 72012-11-07プレミアム&$PREMIUM BEST478分钟【ADVSR-021】クライマックスダイジェスト 姦鬼 ’10，得出谐波成像在分辨率和对比度上如实优于传统基波成像的论断。
超声的非线性当声波在均匀介质中传播时，基本上按直线传播，无任何反射。但当声波入射组织中时，由于界面的声阻抗的各异而被反射，或者遭受相对波长较小的颗粒被散射，脉冲回波式成像即是运用反射和散射的回波信号强度动作成像参量成像。成像基础是生物组织的声阻抗率的各异，图像反应了声阻抗率的分散，也就不错泄漏出组织的结构。 线性超声是开辟在小振幅的假定基础上的，该假定要求声压、质点的振动速率、质点的振动位移、密度的调遣分别联系于静压强、声波的传播速率、声波的波长、静密度为小量，也即是常说的远小于。然而在骨子中换能器辐照的声波幅度较大，频率较高，此时小振幅假定就不再建树，必须研讨非线性效应。同期，由于生物组织的不均匀性引起的非线性，还有造影剂中微气泡的非线性振动产生的非线性信号。 在线性超声成像中，非线性是毋庸的，以致是负面的。九十年代后期，驱动运用由生物组织和超声造影剂的非线性效应而产生的谐波信号来成像，即谐波成像时候。通过无数仿真和践诺不时标明，谐波成像有更好的空间分辨率和对比度。然而谐波的强度比基波弱许多，信噪比低。确认谐波产生的起首不同，谐波成像不错离别为组织谐波成像（Tissue Harmonic Imaging）和造影剂谐波成像（Contrast Harmonic Imaging）。
组织谐波成像组织谐波主要由入射波的非线性传播引起。中心频率为f0的声波辐照到组织中，能获得2f0、3f0等谐波信号，分又名为二次谐波、三次谐波等，如下图所示。三次谐波以及背面的谐波统称为高次谐波。
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当声波在组织中传播时，会在组织中形成压缩区和疏松区，两个区域的传播速率不同。如下图所示，由于各点的传播速率不同，会导致波形发生畸变，从而产生谐波。跟着声波在组织中进一步传播，波形畸变越来越大，谐波也越来越丰富。图片
声波在生物组织中传播时，基波的强度会跟着深度的增多而越来越小。谐波的强度会跟着深度的增多而越来越大，到背面由于衰减，强度会减小，如下图所示。图片
组织谐波成像需要滤除回波中的基波信号，并索求组织产生的谐波信号来进行成像。若是换能器发出的声脉冲包括一个宽频带的频率成份，经受到的信号带宽就呈现出辐照带宽的倍数，包括基波或入射带宽和组织产生的谐波的带宽。若是不斥逐基波带宽，那么经受到的基波妥洽波的带宽类似，谐波信号就会被高强度的基波所并吞，形成谐波图像的质地下落。组织谐波的索求圭臬一般有三种圭臬进行组织谐波的索求，分别为带通滤波成像、脉冲回转谐波成像、脉冲幅度调制谐波成像。 带通滤波成像是将辐照的基波信号的频带斥逐的比较窄，那么产生的二次谐波和基波之间会分开处在各自的频带上，再使用带通滤波器滤除基波成份就不错索求出二次谐波成份，如下图所示。由于该圭臬需要将基波信号的频带斥逐的比较窄，由傅里叶变换可知，频带越窄，脉宽越宽，这导致轴向分辨率的缩短。
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脉冲回转谐波成像通过链接辐照两次脉冲，而脉冲的频率一致，相位收支180度。将经受到的两个脉冲的回波信号相加。设经受到的两次反馈分别为：图片
两者相加得：图片
则基波和奇次谐波相互对消，偶次谐波变为蓝本的两倍，获得增强，如下图所示。图片
脉冲回转谐波成像增多了信号强度，提高了信噪比。在辐照的时辰，不错接受宽带辐照，增多了轴向分辨率。然而该圭臬需要进行两次脉冲的辐照和经受，缩短了帧频。况且对敞开特殊敏锐，容易产生敞开伪像，对腹黑等器官成像尤为彰着，需要一些搪塞行径。 脉冲幅度调制谐波成像通过先后发送两个幅度不同，频率和相位齐沟通的脉冲。举例第二个脉冲幅度是第一个脉冲幅度的1/4。在经受的时辰将第二个脉冲的回波信号乘以4。然后使用经受到第一次脉冲的回波信号与第二次乘以4之后的信号相减。由于第二次的辐照幅度比第一次小得多，是以非线性效应较小，谐波重量不彰着，而基波重量险些是相通的。相减之后，基波重量被对消，谐波重量获得保留。 以上三种圭臬中，脉冲回转谐波成像不仅能很好地摒除基波，同期还能增强谐波信号，相对有更好的成像后果。组织谐波成像的优点组织谐波成像联系于基波成像有许多优点，要点先容一下摒除近场多重反射的伪像，扼制旁瓣回声以及能检测更深的组织这三个优点。 如下图所示，当遭受两个平行的强反射界面时，辐照的声波可能流程屡次反射产生伪像。然而使用组织谐波成像时，由于谐波跟着传播深度先迟缓增强，然后迟缓放松。在探头与皮肤之间非线性效应不彰着，险些莫得谐波，是以使用组织谐波成像不错摒除近场多重反射形成的伪像。
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谐波只好在基波的较大声压处才会产生，弱的基波险些不产生谐波，这使得谐波联系于基波有更窄的主瓣、更低的旁瓣，如下图所示。而更窄的主瓣代表着更高的空间分辨率，较低的旁瓣代表的即是较高的图像对比度，是以组织谐波成像具有更高的分辨率和对比度。图片
谐波是跟着在组织中的传播距离越深，谐波声压越大，之后才会衰减。这使得谐波声压的最大值比基波声压的最大值的深度要深。同期谐波只好在回波的时辰才会有衰减，是以衰减也比基波小，因此组织谐波成像提高了深层组织的明晰度。造影谐波成像超声造影剂大多是包含直径在1~10um微气泡的液体，不错通过静脉打针流到身体的各部分（肠谈联系的不错通过口服的方式）。由于微气泡的声阻抗特质和组织存在很大各异，不错增强基波超声成像的会诊才调。如下图所示。
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声波通过造影剂中的微气泡产生非线性传播，波形畸变，谐波成份彰着增多。比较之下，其它组织产生的谐波相对较少。运用微气泡的非线性特质来增多造影剂和组织的对比度，提高信噪比。然而以上齐是开辟在组织回波齐是线性的假定上，当今笃定组织亦然不错产生源于成像的谐波信号的，这个就会形成很大的热闹。 当声压达到一定阈值，辐照波的频率两倍于微气泡的共振频率时，微气泡除了产生二次谐波和高次谐波以外，还有次谐波（f0/2，f0/3…）和超谐波（3f0/2，5f0/2）。如下图所示。辐照频率两倍于微气泡的共振频率这个条目是为了达到比较好的后果，若是频率够不上这个条目，还是会产生次谐波和超谐波，然而后果不彰着。而组织不会产生次谐波和超谐波。这么就进一步提高了对比度。同期由于辐照频率高，不错提高图像的轴向分辨率。关于经受的低频率的次谐波信号，回波衰减较小，有意于深部组织的检测。图片
应用实例通过一些应用中的实例对比，看一下谐波成像的后果。 下图为组织谐波成像增强心内膜明晰度和近场分辨率，图a为基波成像，图b为组织谐波成像。不错看出组织谐波成像的心尖四腔视图愈加彰着。
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下图为为胸骨旁腹黑长轴图像， (a)基础成像， (b)谐波成像和©脉冲回转谐波成像。不错看出组织谐波成像减少了伪影，而脉冲回转谐波成像进一步提高对比度和分辨率。图片
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下图是通过二次谐波成像增强造影剂强度。左图为基频静脉造影剂成像，右图为二次谐波造影剂成像。不错看出使用二次谐波造影剂成像的对比度彰着增强。图片
丝袜玉足 下图中使用的是将8mm血管镶嵌到模拟组织的仿体进行的践诺。图a是造影前的基波图像，图b是造影后的基波图像。图c是造影前的次谐波图像，图d是造影后的次谐波图像。图e是造影前的谐波图像，图f是造影后的谐波图像。不错看出造影之后的图像对比度彰着比造影前的高。而使用了造影剂之后，次谐波比谐波的图像对比度要好，况且愈加明晰。使用造影剂之后的基波图像对比度要比谐波的差少量，况且有伪影。图片
回想通过旨趣和应用实例的比较，比较于谐波成像，谐波成像有着更好的图像分辨率和对比度，况且不错检测到更深的组织图像。然而在骨子的应用中，由于谐波的信噪比联系于基波低许多。这就要求设备的明智度相配高，增多了设备开发收尾的难度，提高了本钱。 在敷陈中提到的伪影和噪声齐是与超声和生物组织联系的。其确实索求信号的时辰，设备中的噪声也不能冷落。尤其关于信噪比比较低的谐波信号，不是说探头的明智度达到就不错的，电源的要求也会更高。在基波超声设备中，由于基波信号较大，那么相应的电源纹波要求会较低；而在谐波超声设备中，由于谐波的信噪比较低，信号强度也比基波弱许多，那么相应的电源纹波要求就会高许多，不然谐波信号会被并吞在电源噪声中。同期里面电路的电磁兼容性要求也会相应的莳植【PBD-171】プレミア女優の美尻コレクション 72012-11-07プレミアム&$PREMIUM BEST478分钟【ADVSR-021】クライマックスダイジェスト 姦鬼 ’10，这些齐是谐波成像中必须研讨的问题。
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