Page 52 - 《应用声学》2021年第1期

48 2021 年 1 月

C C
0 25 0 25
1 1
20 20
2 15 2 15
y/mm 3 y/mm 3
10 10
4 4
5 5
6 6
5 5
0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 1.0 2.0 3.0 4.0
x/mm x/mm
(a) ҫབྷ1 s (b) ҫབྷ5 s
C C
0 25 0 25
1 1
20 20
2 15 2 15
y/mm 3 y/mm 3

10 10
4 4
5 5
6 6
5 5
0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 1.0 2.0 3.0 4.0
x/mm x/mm
(c) ҫབྷ10 s (d) ҫབྷ15 s

图 3 二维温度变化序列
Fig. 3 Two-dimensional temperature change sequence diagram

2.2 两种不同模型的对比 论是活体还是离体，只有在温度变化较小的情况，线
图 4 分别给出了对应 3 种不同的加热功率 (对 性热应变模型的评估结果才会比较准确 [8,16] 。当生
◦
应不同的温升范围) 下，传统线性模型和本文非 物体温度高于50 C，基于回波偏移的线性热应变模
线性模型的温度评估结果，其中线性模型采用了 型无法对生物组织的升温过程进行有效的评估 [10] 。
式 (11) 描述的时移 -温度关系。对于小范围的温度 对于大范围的温度变化，生物组织的体积和声速随
变化 (12 C，满足线性模型温升的范围)，线性模型 温度的变化存在非线性关系 [17] 。因此，本文提出将
◦
和非线性模型的最大温度偏差都在 2 C 左右，在 热膨胀和声速描述为温度的非线性函数，为较大范
◦
这种情况下，两者的温度评估精度是相当的；当温 围温度变化下的温度评估问题提供了合适的解决
度变化范围提高到 17 C 时，线性模型温度评估的 方案。
◦
最大评估误差为 3.04 C，而非线性模型的最大误 需要指出的是，本文的模型仅考虑了轴向的回
◦
差为 2.03 C。相较而言，非线性模型具有更高的温 波时移，而实际组织受热时温度场是全向扩散的。
◦
度评估精度。随着微波功率继续增加，组织最大 事实上，当组织发生温度变化时，由于热膨胀和声速
温升达到 25 C，线性模型的温度评估最大误差达 变化的共同作用产生轴向的回波偏移。随着加热过
◦
到 5.08 C，而非线性模型的温度评估误差最大为 程的进行，RF 图像在横向上仅存在由于热膨胀导
◦
2.34 C，两种模型的性能差距进一步扩大。因此，对 致的图像变形，在轴向上存在由于热膨胀和声速变
◦
于较大温升范围过程中的温度评估，非线性模型更 化导致的图像变化。但重要的是，热膨胀形成的回
具有优势。 波偏移远小于声速变化导致的偏移 [9] ，因此文中所

得热应变主要源于声速变化的贡献。尽管如此，如
3 讨论
能同时从横向考虑组织受热导致的图像变形，是完
对于超声评估活体温度的算法，温度评估模型 全可能进一步提高精度的。但这通常很困难，因为
是影响温度评估准确性的重要因素。研究表明，无 B超图像的横向分辨率一般远低于轴向。