Page 51 - 《应用声学》2021年第1期
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第 40 卷 第 1 期 孙彪等： 用于活体温度评估的非线性超声热应变模型 47
ҫབྷՑ ҫབྷҒ (2011)，并经南京总医院伦理委员会批准 (批准号
20140510)。
RFԠᏦࣝ ROI ROI 度的非升温 RF 信号。将微波消融针的发射功率
实验中，在加热前采集至少两个呼吸周期长
设定在不同水平，在每个加热过程，同步获得
热电偶测量的温度和 B 超图像的 RF 数据。热电
RF ᤥࣝՑᄊ
ڏϸऀѵ 偶采样率 20 Hz，RF 数据采样率 40 MHz，帧率
32 Hz。每帧RF图像尺寸为2608(轴向)×128(横向)
像素。
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图 2 实验装置
ᄾࠄᄊພएѬ࣋ڏ Fig. 2 The experimental setup
图 1 算法流程
2 结果
Fig. 1 The flow diagram of the CDA algorithm
2.1 二维温度分布
1.3 实验设置 根据多次微波加热活体猪肾周脂肪的实验，
实验前将猪禁食 12 h，完成清洗后，用异丙酚 采集 37 C ∼ 50 C 升温过程的 RF 数据用以计算
◦
◦
和七氟醚对猪进行麻醉。使用呼吸机对处于深度 热应变，根据热电偶在 RF 图像中的位置提取热
睡眠状态下猪进行辅助呼吸。实验装置示意图如 电偶处的热应变估计值，将其和热电偶测得的温
图 2 所示。对猪备皮，使用 B 超成像探头对肾周脂 度曲线进行最小二乘拟合确定非线性模型温度
肪定位，在平行于脊柱的位置使用高频电刀开出 系数 k 1 、k 2 。由此确定的非线性系数 (二次项系
长约 5 cm 的创口。使用 128 阵元的 L12-5 线阵探头 数) 为 k 1 = 0.0045，线性温度系数 (一次项系数)
和便携式超声设备 (定制，珠海医凯超声设备有限 k 2 = 0.0930。一组超声 CDA 算法评估的结果如
公司) 对目标区域成像并采集 RF 数据。在 B 超成 图 3 所示，其中给出了靶区在 4 个不同时刻的二
像画面的引导下，将通过模具固定的微波消融针 维温度分布图像。由图 3 可知，随着时间的增加，
(ECO-200G，南京亿高微波系统工程有限公司) 和 组织温度逐渐升高，温升区域范围不断扩大。对
热电偶 (HYP2, OMEGA) 沿成像平面的法向插入 于真实生物组织传热过程，无论是热传导方程计
肾周脂肪。微波消融针的发射单元和热电偶的感 算的模拟结果，还是红外成像记录的真实温度扩
温区域均在尖端，并位于成像平面上。微波消融针 散过程，加热点的温度变化都是由低到高，温升
和热电偶的间隔为 1.3 mm。动物实验准备、麻醉 范围都是由中间向四周扩散。因此本文的超声温
和手术得到了江苏省人民医院的支持，且遵循美 度评估算法的温度和真实的物理过程具有很好的
国国家卫生研究院《实验动物的护理和使用指南》 一致性。
