王成会 程建春

1)(南京大学声学研究所，南京 210093)

2)(陕西师范大学声学研究所，西安 710062)

(2013年1月28日收到;2013年2月18日收到修改稿)

1 引言

随着生物医学超声的发展，超声波在活体生物组织内的动力学行为越来越受关注.超声造影剂微泡注入血管内可提高超声诊断过程中回波强度，为人们提供了一种便捷、经济且损害极小的诊疗手段.高强度超声波作用于微泡还可产生超声空化效应，从而实现利用超声能量进行局部治疗[1-4].许多研究结果表明，好的超声诊断和治疗效果均与超声波作用下气泡的动力学行为有关，超声造影剂微泡在生物体内的非线性振动可使组织损伤加剧[5-8].超声空化引起组织损伤等生物学效应的机理通常基于以下两种假设[3]：一是空化气泡在非线性振荡过程中崩溃形成高温、高压、冲击波等引起局部压力和温度变化，同时还可能形成高速运动的微射流导致血管壁失去原有平衡并形成损坏;二是在驱动声压的负压相气泡长大压迫血管，在管壁形成较大的周向应力(circumferentialstress)扰动从而导致血管损伤[9].因此，血管内气泡的动力学行为的研究对准确预测超声波作用下造影剂微泡或生物体内原有空化核对肌体组织的影响具有重要的现实意义.

气泡在管状结构内的运动和在无边界液体中的运动相比要复杂得多[10].首先气泡运动受到边界约束，极易形成偏离球形的振动[11]，其形状变化的复杂性决定了它的膨胀和崩溃机制与球……