CN103175761B - 一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，通过诊断超声仪上二维面阵换能器以平面波发射接收方式获取溶液中源能量辐照体积内微泡群的背向散射强度随时间变化的信息，即时间强度曲线（TIC）。通过获取的微泡群消散信息，即时间强度曲线（TIC）及计算得到的某一初始半径微泡的完全消散时间，联合得到空化微泡群消散初始时刻的尺寸分布，也即源能量停止作用时产生的空化微泡群的尺寸分布。本发明实现了以某种能量作用形式（如超声、微波、激光等）或这些能量形式的联合作用在非透明物质内产生的空化微泡群消散过程对微泡群尺寸分布的估计。

Description

一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法

技术领域

本发明属于空化微泡的尺寸检测技术领域，涉及一种空化微泡群在溶液中消散过程对对微泡群尺寸分布进行估计的方法。

背景技术

空化是指液体中的空化核，在某些能量作用形式下（如超声、微波、激光等）所表现出的振荡、膨胀、收缩以至内爆等一系列动力学过程。其中空化核的存在是液体空化的先决条件，它包括1.液体中已溶解的气体分子（如水中溶解的空气）；2.前一次空化后剩余的空化核；3.液体中粒子的表面粗糙程度；4.为降低空化阈值人为加入的空化核（如生物医学超声治疗中加入的可相变纳米微粒子）。水利机械、水翼、舵、水中兵器等都会遇到空化问题，致使材料剥蚀，机械效率降低，并产生振动和噪声。但在生物医学、水利钻孔和工业清洗作业中，也可发挥空化的优点。

在上述空化过程中产生的空化微泡的尺寸被视为衡量空化反应场的重要参数之一，因此，研究空化微泡的尺寸在空化基础研究中具有很重要的价值。然而空化过程的随机性导致了空化微泡尺寸较难测定，已有研究表明国内外学者大多通过光学方法在透明物质中研究了空化微泡尺寸的估计方法，但是却从根本上限制了这些方法对非透明物体内产生的空化微泡的尺寸分布的测定。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法通过声学检测手段对在非透明物质内产生的空化微泡群的尺寸分布进行估计。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，包括以下步骤：

1）利用源能量在溶液中产生空化微泡，在源能量停止作用的同时，通过超声诊断仪监控空化微泡群的消散过程，获取溶液中微泡群的背向散射强度随时间变化的信息，绘制时间强度曲线，其中超声诊断仪的检测换能器采用平面波发射接收方式来获取信息；

2）根据微泡的半径随时间的变化关系，得到初始半径条件下微泡的半径-时间关系，获得给定初始半径的微泡完全消散的时间；

3）在时间强度曲线的幅度与感兴区域中的微泡浓度成线性关系的前提下，步骤1）获取的微泡群的时间强度曲线表征了空化微泡群的浓度，时间强度曲线中其每一段幅度的降低是由于某些尺寸的微泡数量的减少导致的，而该部分减少的微泡的尺寸由步骤2）获得的微泡完全消散时间所决定；通过微泡群的时间强度曲线、微泡完全消散时间估计得到微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布，即源能量停止作用时刻产生的空化泡群的尺寸分布。

所述的源能量为超声、微波、激光中的一种或几种，源能量以一定强度一定时间作用于溶液，在溶液中产生空化微泡群。

所述的检测换能器为单阵元换能器、一维线阵换能器或二维面阵换能器。

所述在获取时间强度曲线时采用如下时序控制：

1）检测换能器在未经源能量辐照过的溶液中对背景基准信号进行采集；

2）源能量以一定时间一定能量对溶液进行辐射，在能量集中区域产生空化微泡；

3）超声诊断仪的检测换能器在源能量停止作用后，即刻开始对空化微泡群进行整体监控；超声诊断仪的监控在空间上包含整个空间变化的微泡群，在时间上涵盖空化微泡群的整个消散过程。

所述获取时间强度曲线是采用如下方法：

1）将超声诊断仪整个监控过程得到的数据按时间提取为N帧射频数据从非基准背景信号的第一帧开始，读出检测换能器在采集深度上的各点数据；

2）将一帧内的所有数据进行滤波以滤除直流信号，再将滤波后的数据与基准背景信号进行解相关，去除系统稳态电噪声，突显空化微泡背向散射信号；

3）将所有数据点的平方相加，得到这一帧空化微泡群的背向散射强度；此后逐帧循环计算，得到监控体积内空化微泡群的背向散射强度随时间的变化，绘制时间强度曲线。

对于二维面阵换能器，一帧指的是二维面阵换能器在一次平面波发射接收后得到的三维数组组成的体数据帧。

对于单一气体系统，通过解单一气体系统的消散方程得到微泡的半径随时间的变化关系，得到在一定初始半径条件下微泡的半径-时间关系，由此得到某给定初始半径为R₀的微泡的完全消散时间；

所述单一气体系统的消散方程为：

$\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}=-\mathrm{DL}\frac{1-f+\mathrm{\τ}/\mathrm{R\ρ}}{1+2\mathrm{\τ}/3\mathrm{R\ρ}}\{\frac{1}{R}+\frac{1}{\mathrm{\πD}{t}^{1/2}}\}---\left(1\right)$

R为随时间变化的微泡半径，f为溶液饱和度，ρ为气体密度，D为气体扩散系数，L为气体的奥斯瓦尔德常量，t为时间；τ=2Mσ/BT，M为气体分子量，σ为液体的表面张力，B为理想气体常数，T为绝对温度。

当溶液中溶解的气体与空化微泡中包含的气体为两种气体时，通过解由两种单一气体系统的消散方程及多气体分量的微泡在溶液中的平衡方程组成的微分方程组，得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比等初始条件下多气体分量微泡的完全消散时间；

考虑两种气体的对流扩散，用以下三个方程表示：

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(R^3{C}_A\right)=-3R{D}_A{L}_A(C_A-\frac{P_0}{\mathrm{BT}})---\left(2\right)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(R^3{C}_F\right)=-3R{D}_F{L}_F{C}_F---\left(3\right)$

$(C_A+C_F)\mathrm{BT}=p_A+p_F=\frac{2\mathrm{\σ}}{R}+P_0---\left(4\right)$

初始条件为：

R(0)＝R₀                        (5)

$X_F=\frac{C_F(t=0)}{C_A(t=0)+C_F(t=0)}---\left(6\right)$

$(C_A(t=0)+C_F(t=0))\mathrm{BT}=\frac{2\mathrm{\σ}}{R_0}+P_0---\left(7\right)$

其中，R为随时间变化的微泡半径，C_A(t),C_F(t)分别为微泡中的空气和第二类气体随时间改变的浓度、p_A,p_F分别为微泡中的空气和第二类气体的压力，D_A,L_A 和D_F,L_F分别为空气和第二类气体的扩散系数及奥斯瓦尔德系数，B为理想气体常数，T为绝对温度，R₀为微泡的初始半径，X_F表示微泡开始消散时，即t=0时刻，第二类气体占整个微泡内气体的体积百分数，P₀为静态压，σ为液体的表面张力；

解以上微分方程组得多气体分量微泡的半径R随时间t的变化关系，从而得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比下多气体分量微泡的完全消散时间。

所述微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布的估计为：

从t₁至t₂时间内时间强度曲线的幅度降低了x%，则x%的微泡分布于初始半径为R1至R2的范围内，而R1和R2的计算分别由t₁和t₂代入气体消散方程得到；将时间强度曲线上整个监控时间细分，就得到相应的半径细分后的微泡尺寸分布。

所述在时间强度曲线的时间轴上寻找各个初始半径微泡完全消散的时间点，然后在时间强度曲线上寻找这些时间点所对应的曲线幅度，并将时间强度曲线上相邻两完全消散时间点上的幅度相减，得到微泡群的初始半径分布图。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，通过声学检测手段实现了对非透明物质内产生的空化微泡群的尺寸分布进行估计。借鉴生物医学超声诊断领域中造影灌注参量成像中时间强度曲线（TIC）的幅度与感兴区域（ROI）中的造影微泡浓度成线性关系的假设前提，在某种能量作用形式（如超声、微波、激光等）或这些能量形式的联合作用产生微泡后，通过平面波发射接收模式监控源能量在溶液中产生的空化微泡群的消散过程，计算得到表征空化微泡浓度随时间变化的时间强度曲线（TIC），该TIC幅度的每一段降低被认为是由于某些尺寸的微泡数量减少所导致的，而这部分减少的微泡的尺寸可以由微泡在溶液中的完全消散时间所决定，由此可以通过空化微泡群的TIC及微泡中气体在溶液中的消散估计微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布。

本发明提供的在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，不仅给出了在含有空气的溶液中，空化微泡群仅为空气泡的尺寸分布的估计方法，更进一步给出在含有空气的溶液中加入某种降低空化阈值的微泡后（如氟碳类气体），产生的多气体分量空化微泡群的尺寸分布的估计方法。

附图说明

图1-1为是获取微泡群的时间强度曲线的系统框图，图1-2为检测时采用的三种检测换能器；

图2为获取微泡群的时间强度曲线的时序控制图；

图3为获取微泡群的时间强度曲线的计算流程图；

图4为针对单一或多气体分量系统的微泡消散过程计算微泡群的尺寸分布的方法图；

图5为通过表征微泡浓度的时间强度曲线联合某一尺寸微泡的完全消散时间确定微泡尺寸分布的示意图；

图6为单一气体系统的微泡的时间强度曲线、完全消散时间曲线及尺寸分布的示意图；

图7为多气体系统的微泡的时间强度曲线、完全消散时间曲线及尺寸分布的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

为了能够既满足透明物体又对非透明物体内产生的空化微泡的尺寸分布进行测定，本发明提出通过声学检测手段对某种能量作用形式（如超声、微波、激光等）或这些能量形式的联合作用在非透明物质内产生的空化微泡群的尺寸分布进行估计的方法。以通过平面波发射接收模式监控源能量在溶液中产生的空化微泡群的消散过程，计算得到表征空化微泡浓度随时间变化的时间强度曲线（TIC），该TIC幅度的每一段降低被认为是由于某些尺寸的微泡数量减少所导致的，而这部分减少的微泡的尺寸可以由微泡在溶液中的完全消散时间所决定，由此可以通过空化微泡群的TIC及微泡中气体在溶液中的消散时间估计微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布。

首先给出获取空化微泡群及采集时间强度曲线（TIC）的装置。参见图1-1，某种源能量（如超声、微波、激光等）或这些能量的联合以一定强度一定时间作用于溶液中将在溶液中产生空化微泡群。当当某种源能量（如超声、微波、激光等）或这些能量的联合作用以一定强度一定时间作用于某溶液中并且在其能量集中区域附近产生空化微泡群后，立即停止作用。与此同时即刻通过同步调用超声诊断仪上的检测换能器（包括单阵元换能器或一维线阵换能器或二维面阵换能器），使其按照平面波发射接收方式获取溶液中源换能器焦域附近体积内产生的微泡群的背向散射强度随时间变化的信息，即时间强度曲线（TIC）。

平面波发射接收方式使得某一时刻对于源能量能量集中区域附近体积内的所有微泡的监控在一次发射接收采集内完成，而非常规B超的逐线扫描模式，从而一方面降低了声监控对于空化微泡群的辐照剂量，另一方面克服了常规B超成像中一帧图像里各条扫描线获取的非同时性，而后者对于快速变化的空化微泡影响很大。

由于源能量消失后力的惯性以及空化微泡受到浮力的影响，该微泡群是空间-时间快速变化的，因此本发明不仅采用单阵元换能器或目前诊断超声仪上已广泛投入使用的一维线阵，进一步还提出采用二维面阵换能器（参见图1-2），该换能器较常规一维阵列换能器的优势在于可以得到空间体积内的空化微泡群信息，而不是某一截面即常规一维阵列换能器成像平面内的空化微泡信息。将二维面阵换能器设定处于平面波发射接收模式，即非聚焦的宽波束发射接收模式，可以在一次发射接收后获取整个被监控体积内空化微泡群的信息，而无需像传统B超成像中通过逐线扫描获取整个监控区域内的目标物信息，后者对整个微泡群的监控是非同时及多辐照的。

具体的，参见图2，在获取时间强度曲线时采用如下时序控制：

1）检测换能器在未经源能量辐照过的溶液中对背景基准信号进行采集；

2）源能量以一定时间一定能量对溶液进行辐射，在能量集中区域产生空化微泡；

3）超声诊断仪的检测换能器在源能量停止作用后，即刻开始对空化微泡群进行整体监控；超声诊断仪的监控在空间上包含整个空间变化的微泡群，在时间上涵盖空化微泡群的整个消散过程，即从源能量停止作用至微泡群在溶液中消散完毕为止。

参见图3，在诊断超声仪获取了微泡群的时间空间监控信息后，进行进一步计算得到表征随时间空间变化的空化微泡群的背向散射强度随时间变化的曲线，即时间强度曲线(TIC)的方法如下所述。首先，将整个监控过程得到的数据按时间提取为N帧射频数据（对于二维面阵换能器，此处的一帧指的是二维面阵换能器在一次平面波发射接收后得到的三维数组组成的体数据帧），从非基准背景信号的第一帧开始，读出各通道内在采集深度上的各点数据。然后将一帧内的所有数据进行滤波以滤除直流信号，再将滤波后的数据与基准背景信号进行解相关，该步骤的目的是为了去除系统稳态电噪声，突显空化微泡背向散射信号。随后将所有数据点的平方相加，即可得到这一帧空化微泡群的背向散射强度。此后不断循环计算，得到监控体积内空化微泡群的背向散射强度随时间的变化，即时间强度曲线（TIC）。

参见图4，对于溶液中已经溶解的气体与即将溶解的空化微泡中所包含的气体为同一种气体的情况，以下简称单一气体系统。对于单一气体系统，某一尺寸微泡的完全消散时间的计算方法如下所述。通过解单一气体系统的消散方程可以得到微泡的半径随时间的变化关系，由此可以得到某给定初始半径微泡的完全消散时间。其消散过程可以采用1950年P.S.Epstain和M.S.Plesset发表的关于空气泡在含有空气的溶液中的消散方程表示：

$\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}=-\mathrm{DL}\frac{1-f+\mathrm{\τ}/\mathrm{R\ρ}}{1+2\mathrm{\τ}/3\mathrm{R\ρ}}\{\frac{1}{R}+\frac{1}{\mathrm{\πD}{t}^{1/2}}\}---\left(1\right)$

R为随时间变化的微泡半径(m)，f为溶液饱和度（0≤f≤1），ρ为气体密度(kg/m³)，D为气体扩散系数(m²/s)，L为气体的奥斯瓦尔德常量，D和L均是衡量气体溶解性的常数，t为时间(s)。τ=2Mσ/BT，M为气体分子量(kg/mol),σ为液体的表面张力(N/m)，B为气体常数,T为绝对温度(K)。通过解上述微分方程可以得到在一定初始半径条件下微泡的半径-时间关系，进一步可以得到一定初始半径微泡的完全消散时间。

对于溶液中溶解的气体与即将溶解的空化微泡中所包含的气体为两种气体的情况，以下简称多气体分量气体系统，通过解由两种单一气体系统的消散方程及多气体分量的微泡在溶液中的平衡方程组成的微分方程组可以得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比等初始条件下多气体分量微泡的完全消散时间。当溶液中溶解的气体与空化微泡中包含的气体分别为两种气体时，需要考虑两种气体的对流扩散。该过程可以用以下三个方程表示：

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(R^3{C}_A\right)=-3R{D}_A{L}_A(C_A-\frac{P_0}{\mathrm{BT}})---\left(2\right)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(R^3{C}_F\right)=-3R{D}_F{L}_F{C}_F---\left(3\right)$

$(C_A+C_F)\mathrm{BT}=p_A+p_F=\frac{2\mathrm{\σ}}{R}+P_0---\left(4\right)$

初始条件为:

R(0)＝R₀                         (5)

$X_F=\frac{C_F(t=0)}{C_A(t=0)+C_F(t=0)}---\left(6\right)$

$(C_A(t=0)+C_F(t=0))\mathrm{BT}=\frac{2\mathrm{\σ}}{R_0}+P_0---\left(7\right)$

其中，R为随时间变化的微泡半径，C_A(t),C_F(t)分别为分别为微泡中的空气和第二类气体随时间改变的浓度(mol/m³),p_A,p_F分别为微泡中的空气和第二类气体的压力，D_A,L_A和D_F,L_F分别为空气和另一类气体（如氟碳类气体）的扩散系数（m²/s）及奥斯瓦尔德系数，B为理想气体常数，T为绝对温度（K），R₀为微泡的初始半径，X_F表示微泡开始消散时，即t=0时刻，第二类气体占整个微泡内气体的体积百分数，P₀为静态压，σ为液体的表面张力；解以上微分方程组可得多气体分量微泡的半径R随时间t的变化关系，进一步可以得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比等初始条件下多气体分量微泡的完全消散时间。由此可以继续通过时间强度曲线（TIC）联合微泡的完全消散时间估计得到空化微泡群的初始尺寸分布。

参见图5，借鉴造影灌注参量成像中时间强度曲线（TIC）的幅度与感兴区域（ROI）中的造影微泡浓度成线性关系的假设前提，认为此处获取的空化微泡群的时间强度曲线（TIC）也表征了空化微泡群的浓度，该TIC幅度每一段的降低被认为是由于某些尺寸微泡数量线性地减少导致的，而这部分减少的微泡的尺寸可以由微泡在溶液中的完全消散时间决定，由此可以通过超声诊断仪监控得到的微泡群的TIC及微泡在溶液中的完全消散时间联合估计得到微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布，即源能量停止作用时刻产生的空化泡群的尺寸分布。

举例来说，假设从时间t₁至t₂TIC曲线的幅度降低了40%，那么认为40%的微泡分布于初始半径为R1至R2的范围内，而R1和R2的计算分别由t₁和t₂代入气体消散方程得到，将TIC上整个监控时间细分，即可得到相应的半径细分后的微泡尺寸分布。

这样通过借鉴造影灌注成像中的时间强度曲线概念，将随时间变化的空化微泡群的背向散射强度与微泡群的初始尺寸分布结合起来，最终达到可在非透明物体内对不同源能量作用形式下产生的空化微泡的尺寸分布进行估计的目的。

与此同时，本发明不仅给出了在含有空气的溶液中，空化微泡群仅为空气泡的尺寸分布的估计方法，更进一步给出在含有空气的溶液中加入某种降低空化阈值的微泡后（如氟碳类气体），产生的多气体分量空化微泡群的尺寸分布的估计方法。

实施例1：

以高强度聚焦超声(HIFU)作为能量源，在自来水中以声功率6W作用20us时长。此过程被认为是超声作用在饱和溶液中产生含单一气体（空气）的空化微泡群的过程，通过一维线阵平面波发射接收模式，并且按照上述的计算方法得到的反应空化微泡群背向散射信号强度随时间的变化曲线，即时间强度曲线（TIC）如图6（a）所示，通过单一气体系统的完全消散时间的计算方法得到对于给定的半径0-15um的空气微泡，其完全消散时间示于图6（b），将该微泡群的时间强度曲线与各个半径微泡的完全消散时间结合，即在图6(a)所示TIC时间轴上寻找图6(b)所示各个初始半径微泡完全消散的时间点，进一步在图6(a)TIC上寻找这些时间点所对应的曲线幅度并将TIC曲线上相邻两完全消散时间点上的幅度相减，由此，可得到微泡群的初始半径的分布如图6（c）所示，即高强度聚焦超声停止作用时刻单一气体空化微泡群的尺寸分布。

实施例2：

以高强度聚焦超声（HIFU）作为能量源，在自来水稀释的液相全氟戊烷（C5F12）纳米微粒相变材料溶液中以声功率0.6W作用5ms时长。此过程被认为是超声作用在饱和溶液中产生多气体分量（空气和由液相变为气相的全氟戊烷）空化微泡群的过程，通过二维或一维线阵或单阵元换能器平面波发射接收，并且按照上所述的计算方法得到的反应多气体分量空化微泡群背向散射信号强度随时间的变化曲线，即时间强度曲线（TIC）如图7（a）所示，通过多气体分量微泡的完全消散时间的计算方法得到对于给定的半径0-15um的多气体分量空气微泡及假设的微泡内空气与全氟戊烷的体积比（20%：80%），其多气体分量微泡的完全消散时间示于图7（b），将该微泡群的时间强度曲线与各个半径微泡的完全消散时间结合，即在图7(a)所示TIC时间轴上寻找图7(b)所示各个初始半径微泡完全消散的时间点，进一步在图7(a)TIC上寻找这些时间点所对应的曲线幅度并将TIC曲线上相邻两完全消散时间点上的幅度相减，可得到微泡群的初始半径分布如图7（c）所示，即高强度聚焦超声停止作用时刻多气体分量空化微泡群的尺寸分布。

Claims (4)

1.一种在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用源能量在溶液中产生空化微泡，在源能量停止作用的同时，通过超声诊断仪监控空化微泡群的消散过程，获取溶液中微泡群的背向散射强度随时间变化的信息，绘制时间强度曲线，其中超声诊断仪的检测换能器采用平面波发射接收方式来获取信息；

2)根据微泡的半径随时间的变化关系，得到初始半径条件下微泡的半径-时间关系，获得给定初始半径的微泡完全消散的时间；

3)在时间强度曲线的幅度与感兴区域中的微泡浓度成线性关系的前提下，步骤1)获取的微泡群的时间强度曲线表征了空化微泡群的浓度，时间强度曲线中其每一段幅度的降低是由于某些尺寸的微泡数量的减少导致的，而该部分减少的微泡的尺寸由步骤2)获得的微泡完全消散时间所决定；通过微泡群的时间强度曲线、微泡完全消散时间估计得到微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布，即源能量停止作用时刻产生的空化微泡群的尺寸分布；

在获取时间强度曲线时采用如下时序控制：

1)检测换能器在未经源能量辐照过的溶液中对背景基准信号进行采集；

2)源能量以一定时间一定能量对溶液进行辐射，在能量集中区域产生空化微泡；

3)超声诊断仪的检测换能器在源能量停止作用后，即刻开始对空化微泡群进行整体监控；超声诊断仪的监控在空间上包含整个空间变化的微泡群，在时间上涵盖空化微泡群的整个消散过程；

获取时间强度曲线是采用如下方法：

1)将超声诊断仪整个监控过程得到的数据按时间提取为N帧射频数据从非基准背景信号的第一帧开始，读出检测换能器在采集深度上的各点数据；

2)将一帧内的所有数据进行滤波以滤除直流信号，再将滤波后的数据与基准背景信号进行解相关，去除系统稳态电噪声，突显空化微泡背向散射信号；

3)将所有数据点的平方相加，得到这一帧空化微泡群的背向散射强度；此后逐帧循环计算，得到监控体积内空化微泡群的背向散射强度随时间的变化，绘制时间强度曲线；

在时间强度曲线的时间轴上寻找各个初始半径微泡完全消散的时间点，然后在时间强度曲线上寻找这些时间点所对应的曲线幅度，并将时间强度曲线上相邻两完全消散时间点上的幅度相减，得到微泡群的初始半径分布图；

对于单一气体系统，通过解单一气体系统的消散方程得到微泡的半径随时间的变化关系，得到在一定初始半径条件下微泡的半径-时间关系，由此得到某给定初始半径为R₀的微泡的完全消散时间；

所述单一气体系统的消散方程为：

$\frac{dR}{dt}=-DL\frac{1-f+\mathrm{\τ}/R\mathrm{\ρ}}{1+2\mathrm{\τ}/3R\mathrm{\ρ}}\{\frac{1}{R}+\frac{1}{{\mathrm{\πDt}}^{1/2}}\}---\left(1\right)$

R为随时间变化的微泡半径，f为溶液饱和度，ρ为气体密度，D为气体扩散系数，L为气体的奥斯瓦尔德常量，t为时间；τ＝2Mσ/BT，M为气体分子量，σ为液体的表面张力，B为理想气体常数，T为绝对温度；

当溶液中溶解的气体与空化微泡中包含的气体为两种气体时，通过解由两种单一气体系统的消散方程及多气体分量的微泡在溶液中的平衡方程组成的微分方程组，得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比多气体分量微泡的完全消散时间；

考虑两种气体的对流扩散，用以下三个方程表示：

$\frac{d}{dt}\left(R^3{C}_A\right)=-3{\mathrm{RD}}_A{L}_A(C_A-\frac{P_0}{BT})---\left(2\right)$

$\frac{d}{dt}\left(R^3{C}_F\right)=-3{\mathrm{RD}}_F{L}_F{C}_F---\left(3\right)$

$(C_A+C_F)BT=p_A+p_F=\frac{2\mathrm{\σ}}{R}+P_0---\left(4\right)$

初始条件为：

R(0)＝R₀               (5)

$X_F=\frac{C_F(t=0)}{C_A(t=0)+C_F(t=0)}---\left(6\right)$

$\left(C_A\right(t=0)+C_F(t=0\left)\right)BT=\frac{2\mathrm{\σ}}{R_0}+P_0---\left(7\right)$

其中，R为随时间变化的微泡半径，C_A,C_F分别为微泡中的空气和第二类气体随时间改变的浓度、p_A,p_F分别为微泡中的空气和第二类气体的压力，D_A,L_A和D_F,L_F分别为空气和第二类气体的扩散系数及奥斯瓦尔德系数，B为理想气体常数，T为绝对温度，R₀为微泡的初始半径，X_F表示微泡开始消散时，即t＝0时刻，第二类气体占整个微泡内气体的体积百分数，P₀为静态压，σ为液体的表面张力；

解以上微分方程组得多气体分量微泡的半径R随时间t的变化关系，从而得到在某给定初始半径及消散初始时微泡中两种气体体积比下多气体分量微泡的完全消散时间；

微泡群在其消散初始时刻的尺寸分布的估计为：

从t₁至t₂时间内时间强度曲线的幅度降低了x％，则x％的微泡分布于初始半径为R1至R2的范围内，而R1和R2的计算分别由t₁和t₂代入气体消散方程得到；将时间强度曲线上整个监控时间细分，就得到相应的半径细分后的微泡尺寸分布。

2.如权利要求1所述的在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，其特征在于，所述的源能量为超声、微波、激光中的一种或几种，源能量以一定强度一定时间作用于溶液，在溶液中产生空化微泡群。

3.如权利要求1所述的在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，其特征在于，所述的检测换能器为单阵元换能器、一维线阵换能器或二维面阵换能器。

4.如权利要求3所述的在溶液中消散过程对微泡群尺寸分布进行估计的方法，其特征在于，对于二维面阵换能器，一帧指的是二维面阵换能器在一次平面波发射接收后得到的三维数组组成的体数据帧。