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超声微气泡造影剂一般是指直径在1-10μm的包膜气泡,通常由脂质体、白蛋白以及高分子等材料包裹气体形成。超声造影剂在临床中有着广泛的应用,包括超声波心动描记术、局部肝脏损伤的检测、肾脏血流的定量检测、以及肿瘤的检测等,成为近来医学超声领域研究的热点之一。微气泡的散射特性直接影响微气泡的超声显影效果,而影响散射信号的因素有很多。大量研究报道了微气泡在多种条件下不同微气泡的振动特性,包括不同微气泡尺寸,微气泡溶液不同浓度,微气泡不同的膜材,微气泡包裹不同性质气体,不同的激励信号(声压、频率、波形)和不同的环境压以及在不同粘弹性的环境液体中。利用微气泡的非线性特性有许多实际应用:利用次谐波对环境压的敏感性可以进行无创局部血压的测量;而微气泡在不同粘弹液体中散射信号的差异可以反映出该液体的性质;微气泡还可以与超晶格耦合组成超声二极管对超声进行整流等。鉴于微气泡非线性有着如此重要意义和应用,本论文正是围绕这一中心对两种膜材-聚合物和表面活性剂微气泡的非线性特性进行了较为详细的研究。 本文主要进行了以下工作:(1)在对Church-Hoff方程非线性微分方程求解的基础上,研究了膜壳具有一定厚度的微气泡膜壳粘弹特性对微气泡径向振动和非线性振动的影响,在某些粘弹性参数微气泡具有非常显著的非线性特性,以期在微气泡制备中对膜材的选择做出一定指导。(2)搭建了主要由以下设备组成的声散射测量系统:任意波形发生器,功率放大器,单振元水浸超声探头,水听器,前置放大器,数字示波器,超声体模模块。并用MATLAB软件编写程序处理采集得到的信号并对结果进行分析。(3)制备以司班60和吐温80为膜材包裹氮气的表面活性剂微气泡。在对微气泡的形貌、粒径有了比较直观的认识之后,用实验室已有的B超显影系统对其显影性能进行评价。利用声散射测量系统在不同声压激励下研究了微气泡非线性特性,结果发现次谐波在0-100kPa为生长期,增长非常迅速使得信噪比提高因而有利于次谐波成像;超谐波在0-300kPa为超谐波也有生长期而有利于超谐波成像。(4)在频率为2.25MHz的超声作用下,对比研究三种聚合物微气泡:表面接载磁性纳米颗粒、包裹磁性纳米颗粒和空白聚合物微气泡的声散射特性,实验结果表明三种微气泡都具有显著的非线性特性,表面装载纳米颗粒微气泡散射信号稍强于包裹纳米颗粒微气泡,而包裹纳米颗粒微气泡又略强于空白微气泡。为此对这三种微气泡膜壳粘弹参数进行了理论估计,它们的剪切粘度值相差不大,表面接载纳米颗粒微气泡剪切模量大于包裹磁性纳米颗粒微气泡大于空白微气泡。论文还对表面接载不同浓度磁性纳米粒子的非线性特性进行了研究。实验结果表明,随着磁性纳米粒子的浓度的增大,微气泡非线性特性增强。