相互正交的声场、电场和磁场作用于生物组织的耦合方程.pdfVIP

($+* ( 年 月 中国医学物理学杂志 !# $ %’()!# 第 卷第 期 ! * !#$%% ’()*$+, (- .%/#0+, 12#0 +,-(!( .,(* 相互正交的声场、电场和磁场作用于生物组织的耦合方程 刘 军，李 光，陈裕泉 （浙江大学 国家生物医学工程专业实验室，浙江 杭州 #$!/ ） 摘要：一种基于声场、电场和磁场相互正交耦合作用的新方法为生物电流检测和医学功能成像提供了新的思路。本文从 原理上对这种方法的本质机理加以阐述，指出在各种场间主要是通过洛仑兹力作用而发生能量耦合，耦合所产生的声或 电的信号中包含有组织的电特性信息，由此信息可对组织进行电生理检测和成像。文中从连续介质力学的基本方程出 发，在分别把生物组织视为弹性固体和流体情况下，归纳和推导了在音频段和超声频段相互正交的声场、电场和磁场间 耦合方程。这些方程是进行生物电流检测和组织功能成像的理论基础。 关键词：生物电流检测；生物组织功能成像；洛仑兹力；耦合方程 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） !#$ % #’($$) $ *($+*( 生物组织中主要是由于带电离子迁移而发生电活动，离子 守恒方程、质量守恒的连续方程和力学特性的本构方程可得到 电流不但是肌肉收缩和神经冲动等生理活动的物理反映，而且 弹性固体的纳维方程，其矢量形式如下： ! ! 也是所流经生物组织的电导率等电特性的反映。由此便有两种 ! ! ! % ! ! · （） ! ! $% * +, # 相应的诊断疾病的方法产生：一是通过测量和收集生物组织中 !# ’(!) 的自身生物电流信息来诊断疾病；二是对生物组织施加外激励 ! ! 其中， 是位移场， 为单位体积力，是固体 $*- .- .- .#+ , ! ’ ! / 后，应用直接的或间接的方式来测量能够反映组织电特性的离 密度， 是剪切模量，为泊松比。 % 子电流，然后采用成像技术对组织进行功能成像。前者如 ,-.- 如果把固体换为不可压缩的牛顿粘性流体，则可得到相应 /0123#4$4*5等提出的生物电流检测方法，属于后者的如6-728 等35 的纳维(斯托克斯方程： 的生物组织电特性功能成像方法。