声带上表面振动黏膜波波速的激光测振估计方法

发声过程中声带组织振动的黏膜波测量对于声带组织力学特性和病理机制研究具有重要意义。本研究利用多普勒激光测振(Laser Doppler Vibrometer,LDV)和电声门图时间同步方法,对声带上表面的振动过程进行了重建,并基于该结果估计了黏膜波传播速度。通过离体犬喉发声实验,激光测振方法能够得到与高速光学方法相一致的黏膜波速度估计,并且能够重建不同时刻的声带上表面形态,证明了该方法应用于声带上表面振动特性研究的可行性和有效性。然而,由于单点测振的局限和时间同步的要求,稳态发声是保证该方法测量准确性的重要条件。      

光声门图理论、实验与应用

首次建立了光声门图数学模型。以相乘同态信号模型和对声带振动的研究结果为基础,提出、研究并实现了光声门图信号数字处理。仪器使用结果表明,光声门图技术对喉科学、艺术嗓音、语言学、语音声学及语言信号数字处理等领域具有广泛和重要的应用价值。     

基于嗓音源变换函数的声门发声效率估计方法

在澄清嗓音源概念的基础上提出了一种以嗓音源变换函数为基础的声门发声效率估计方法。将嗓音源变换函数定义为声门上声学嗓音源与声门气流体积速度波在频域上的比值。通过精心设计的活体犬喉及人体发声实验分别在不同元音、压紧嗓音、气声、假声和典型喉病变条件下。采用稳态元音发声方式对这一新的声门发声效率估计方法实验研究；并与其他发声效率方法综合比较。结果表明，该方法能消除上声道传输与共鸣作用的影响，能反映不同发声方式的差异；频域平均声门发声效率反映了物理定义上的声门发声效率的变化，而声门基频发声效率的变化与ＡＣ／ＤＣ比值变化一致。     

肺音信号的非线性检测与肺胸系统声传递特征研究

利用高阶累积量从肺音信号中提取肺胸系统声传递函数。肺音信号存在着多种干扰噪声，其综合可视为高斯噪声，用高阶累积量对非高斯ＡＲ模型的高斯噪声抑制能力进行了仿真研究。在肺胸系统正常和机能异常情况下对肺泡呼吸音、哮鸣音、喘鸣音和破裂音进行了分析。实验结果表明高阶累积量能够很好地提取由于肺部机能异常引起的肺胸系统声传递函数的变化。     

包膜超声造影微泡次谐波特性的优化设计与实验研究

基于包膜超声造影微泡在超声场中的理论振动模型,对其次谐波特性进行优化设计,从理论上计算和分析了微泡粒径、膜弹性及声压等对微泡次谐波响应的影响,以期获得其用于非破坏性次谐波成像的最佳条件。另外通过改变膜材料的配比, 制备了具有不同膜弹性的超声造影微泡,对其声学特性进行了体外声学实验测定。仿真计算和实验结果表明,在合适的膜材料配比条件下,制得的平均粒径为3μm左右的包膜微泡,可获得满意的次谐波响应,并且其用于非破坏性次谐波成像时的最佳工作声压约200-400 kPa。     

基于调频信号发射的超声造影剂谐波成像方法

提出了一种能够提取超声造影剂回波中二次谐波的非线性成像方法,从数学原理、仿真计算和声学实验三个方面对造影剂血流灌注成像方法进行了研究。首次将调频信号发射技术用于医学超声造影剂谐波成像领域,仿真计算和声学实验结果表明:为了获得较好的图像质量,发射调频信号应该具有合适的包络;发射信号带宽与解码匹配滤波器带宽之间必须有一个带宽间隔;适当降低发射声压能够降低生物组织的谐波。应用编码发射方法和解码滤波器,得到了造影剂二次谐波图像,此图像具有较好的信号噪声比和造影剂组织比。声学实验结果和理论计算结果完全吻合。     

高强度聚焦超声软组织损伤超声监控成像与评价方法

提出基于超声射频信号的数字减影损伤区域成像方法,并根据成像结果采用对数谱差衰减系数估计法对高强度聚焦超声引起的软组织损伤程度进行评价。通过离体牛肉和牛肝组织实验,获得了绝对差值法、绝对差值求和法以及平方差值求和法的数字减影结果,分析了这些算法的性能以及阈值和窗宽的选取对算法的影响。在此基础上,比较了用于损伤程度评价的三种声衰减估计参量,证实了采用超声换能器带宽范围内的平均衰减系数的改变△(?)进行组织损伤程度评价的有效性。     

男女嗓音源特性的比较研究

以男女性发声生理差异为基础,采用作者研制的嗓音测试系统无侵入地获取电声门波波形图、反滤波声门波波形图、扰动、声门发声效率等稳态和动态图谱与参数,对男女声带振动和嗓音源特性的差异进行了定量的比较研究,在男女性稳态发声声问波波形图时相参数对比、声门发声效率、浊音起声声带振动动态特性等方面获得了较多新的实验结果。这些结果与男女喉部解剖、发声生理解释相一致,对发声基础研究、言语工程技术和艺术嗓音学等领域有重要意义。     

高强度聚焦超声场中空化泡群的结构及其形成过程

空化是高强度聚焦超声(HIFU)引起组织损伤的作用机制之一。本文使用高速摄影技术研究了HIFU场中空化泡群结构的空间分布特征、超声功率对空化泡群结构的影响、空化泡群结构的建立过程尤其是起始过程。空化泡群的结构以空化泡在声场中的区域化分布为特征．在一定功率范围内空化泡群的结构保持稳定。从建立过程来看,空化泡群首先出现在焦区,然后在焦后区(远离换能器的区域)形成,焦前区(靠近换能器的区域)空化泡群最后形成。在对空化泡群起始的研究中发现最初拍摄到的空化泡群形状与焦区形状接近,并且观察到空化泡在焦区发生聚集然后破裂的现象。     

基于超声剪切波的生物组织仿体轴向应变高精度估计方法研究

软组织的力学特性与它的生理、病理状况密切相关．超声弹性成像作为一种生物软组织力学特性的无损检测方法,可为医学临床诊断与治疗提供重要的依据．利用聚焦超声的辐射力在生物软组织局部区域内产生剪切波进行弹性成像,可降低组织弹性重构的复杂程度．本文提出一种基于主元分析（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ, ＰＣＡ）神经网络的高精度并行时延估计方法用于软组织轴向位移估计,并由此得到组织轴向应变分布与弹性模量．仿真实验结果表明：该方法具有较高的空间分辨率,抗干扰能力强,可望应用在生物深部软组织轴向位移与应变的无接触测量等领域．