最近了解了一下非线性超声中的谐波成像，可以作为知识普及了解一下。大部分来自于文献，如有遗漏可以私信咸鱼进行修改。另外有错误和补充的也可以私信咸鱼。  超声成像因其相对较低的价格、无电磁辐射、无创伤、成像方式多样而在医学成像中得到了广泛的应用。早期的超声成像技术都是基于线性声学原理。然而在实际的医学超声成像应用中，声波在生物组织的非线性传播和造影剂的非线性振动能够产生非线性声信号。在接下来的报告中讲解了如何使用非线性信号中的谐波信号进行成像，以及相关的谐波信号提取方法。最后使用一些代表性的应用实例进行验证，得出谐波成像在分辨率和对比度上确实优于传统基波成像的结论。

  当声波在均匀介质中传播时，基本上按直线传播，无任何反射。但当声波入射组织中时，由于界面的声阻抗的差异而被反射，或者遇到相对波长较小的颗粒被散射，脉冲回波式成像就是利用反射和散射的回波信号强度作为成像参量成像。成像基础是生物组织的声阻抗率的差异，图像反应了声阻抗率的分布，也就可以显示出组织的结构。  线性超声是建立在小振幅的假设基础上的，该假设要求声压、质点的振动速度、质点的振动位移、密度的起伏分别相对于静压强、声波的传播速度、声波的波长、静密度为小量，也就是常说的远小于。但是在实际中换能器发射的声波幅度较大，频率较高，此时小振幅假设就不再成立，必须考虑非线性效应。同时，由于生物组织的不均匀性引起的非线性，还有造影剂中微气泡的非线性振动产生的非线性信号。  在线性超声成像中，非线性是无用的，甚至是负面的。九十年代后期，开始利用由生物组织和超声造影剂的非线性效应而产生的谐波信号来成像，即谐波成像技术。通过大量仿真和实验研究表明，谐波成像有更好的空间分辨率和对比度。但是谐波的强度比基波弱很多，信噪比低。根据谐波产生的来源不同，谐波成像可以划分为组织谐波成像(Tissue Harmonic Imaging)和造影剂谐波成像(Contrast Harmonic Imaging)。

  组织谐波主要由入射波的非线性传播引起。中心频率为f0的声波发射到组织中，能得到2f0、3f0等谐波信号，分别称为二次谐波、三次谐波等，如下图所示。三次谐波以及后面的谐波统称为高次谐波。  当声波在组织中传播时，会在组织中形成压缩区和疏松区，两个区域的传播速度不同。如下图所示，由于各点的传播速度不同，会导致波形发生畸变，从而产生谐波。随着声波在组织中进一步传播，波形畸变越来越大，谐波也越来越丰富。