基于声换能器特性的磁感应磁声成像正问题分析

目的在考虑声换能器特性的基础上,对磁感应磁声成像的正问题进行研究,并探讨其声源的产生、传播及接收机制。方法参考CT的三维Phantom仿真模型建立磁感应磁声成像正问题的模型,并结合电磁场理论利用有限元软件comsol仿真分析模型内部电导率分布与磁场和磁感应电场的关系,得到模型内部的磁感应电流分布。然后再深入研究声偶极子模型,并检测分析声换能器的特性后,给出相应的仿真声信号检测结果。结果磁感应电流密度在中心位置处为0,在电导率边界处变化较大,声换能器的检测声场分布和声偶极子传播的指向性会极大的影响声换能器接收到的磁声信号的值。结论为磁感应磁声成像实验研究及由声信号重建物体内部的电导率分布提供理论基础。     

基于声换能器特性的三维磁感应磁声成像重建算法

为了完善磁感应磁声成像算法,使其在真实声检测系统下都适用,研究声换能器特性对磁感应磁声成像重建效果的影响。依据换能器声场分布测量数据,采用插值方法建立真实声换能器三维声场分布模型,利用格林函数法及离散化方法建立磁感应磁声成像正逆问题算法。为了验证该算法,分别采用球扫描和柱扫描方式进行仿真。基于S L CT仿真模型建立三维仿体电导率模型,用有限元方法对瞬态电磁场进行分析,根据计算的涡流分布结果,使用Matlab进行数值计算。仿真结果表明：该算法可基本重建出原始力源的分布,重建图像的相关系数分别达到98.49%和94.96%,对一般声换能器比较适用。该研究为进一步的实验研究和实验重建的精确性提供理论依据。     

用单一换能器和半波声传输线测量中耳压强

一、引言耳科医生对中耳压强测量极感兴趣,因为由此能断定耳咽管功能。耳咽管使中耳和大气之间的压强平衡。功能障碍在中耳造成相对真空,继而出现卡他性渗出物,在学令儿童中经常发生这种现象。由于听力损失可能在受教育方面造成显著影响,若不加以治疗,就会日渐加重,造成永久性中耳损伤。中耳压强的电声测量为中耳病理学的筛选检查提供了一种简单、迅速、无损的方法。     

基于超线程技术的虚拟内窥成像方法

成像速度是影响虚拟内窥镜应线程技术(hyper-threading,HT)的虚拟内窥成像算法,在对传统的VE算法进行并行化处理的基础上,用OpenMP语言编程,使之能在支持HT技术的P4/3.06G的Pentium处理器上实现双线程并行计算,实现了对虚拟内窥镜系统优化的目的.与传统的虚拟内窥镜算法比较速度提高三倍多,而且对图像质量没有任何影响,具有实际应用价值.论文提供的算法还可应用于其他需要并行处理的场合.     

用于磁声耦合刺激的64阵元相控阵超声换能器的设计

本研究基于磁声耦合刺激技术(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)的需求,设计了用于线性64阵元相控阵的超声换能器,探究相控阵超声换能器压电晶体宽度及间距,优化超声换能器聚焦声场分布.采用MATLAB软件建立相控阵换能器模型,仿真聚焦声场分布.搭建三维声场分布测试...     

基于滤波反投影算法的血管内光声图像重建

将目前在光声断层（PAT）成像中得到广泛应用的滤波反投影（FBP）重建算法应用到血管内光声（IVPA）成像中,提出一种简单快速的二维图像重建方法。首先,对组织产生的光声信号进行滤波、逆卷积和时域一阶求导的预处理;然后,针对IVPA在血管腔内封闭成像的特殊性,采用权重法将预处理后的光声信号数据对导管以外的成像区域沿弧线进行反投影,得到成像平面内每个网格点处的初始光声压。最后,得到反映血管壁组织结构形态的横截面灰阶图像。对仿真血管模型的实验表明,采用所提出的方法重建IVPA图像的结构,相似性指标（SSIM）可达到 0.571 7。合理选择滤波函数、滤波截止频率以及测量位置数,可以提高IVPA重建图像的质量;对光声信号进行时域一阶求导处理,能有效地突出重建图像中的组织结构信息。该方法为后续图像重建算法的优化奠定基础。     

基于焦区积分的高分辨率光声变焦显微成像

光声显微成像兼具高光学组织对比度,以及超声的高穿透深度和高空间分辨率的优点。但一方面在光声显微成像中,组织深层目标易被浅表目标屏蔽,另一方面其横向分辨率与焦深的矛盾一直限制了光声显微的成像质量。针对这两个问题,本实验搭建了一套基于超声分辨的光声显微成像系统。其采用一种非共轴的照明-探测方式来减少浅层组织对深层信息的影响,并且采用一种新的焦区积分算法来进行数据的处理,结合多次纵向变焦扫描来实现深层组织的高分辨探测。仿体实验表明,该方法可以在不同纵向深度上保持约0.6 mm的横向分辨率,与理论值相接近。裸鼠肿瘤成像结果表明,本文所提出的方法可以比普通的背向探测声聚焦光声显微成像方法在深度方向上获取更多的信息。随着超快脉冲激光和高速扫描方式的发展,本文所提出的方法有望在脑部血管成像、宫颈癌内窥成像、浅表肿瘤成像等方面得到较好的应用。     

血管内光声成像的研究进展

血管内光声（IVPA）成像是近年来发展起来的一种微创血管内成像技术,结合了光声信号激发阶段光吸收较高的对比度和光声信号发射阶段超声检测较高的分辨率,根据斑块成分对光的吸收差异检测和区分动脉粥样硬化斑块,可对斑块的形态和成分做更为全面的了解。介绍IVPA成像系统的研究现状、血管内超声(IVUS)/IVPA组合成像导管的设计与改进,以及在光谱成像、热成像、分子成像和对冠状动脉支架成像方面的应用现状,指出目前存在的问题,并对未来的研究进行展望。     

高频环阵数字化超声检测技术的研究

目的研究高频环阵技术,克服线阵等扫描技术只能一维聚焦的缺点,提高各方向分辨率,提高数字化成像技术信噪比,最大限度地提高图像质量,提高超声检出率。方法设计高频环阵水浴旋转式超声探头,以及相应的发射、接收电路,经AD9271数字化处理后进行数字信号处理。结果运用高频环阵数字化超声检测,采集回波信号并进行分析,结果表明,高频环阵数字化超声系统可以提高疾病检出率。结论高频环阵数字化超声检测技术可以作为眼科、乳腺等疾病早期诊断的有效方法。     

眼科高频环阵超声波数字化成像技术的研究

目的设计眼科高频环阵B超平台,实现超声波全程数字化处理。方法设计环阵换能器发射接收电路,将高频的超声回波信号经过前级放大后直接引出进行高分辨率、高速的模拟数字采样。信号数字化后,通过高速的现场可编程门阵列（field-programmable gatearray,FPGA）完成波束形成、动态聚焦、滤波、检波及对数放大等一系列信号处理。结果通过临床验证,眼科高频环阵B超平台图像横向分辨率0．2mm,侧向分辨率0．4mm,满足临床要求。结论环阵超声波数字化成像技术可提高图像分辨率和疾病检出率。     

模拟微血管的光声成像技术研究

目的：为了实现较深层组织内微血管的光声成像。方法：采用波长532nm、重复频率10Hz的脉冲激光作为激励源,宽带非聚焦针状探头以圆周扫描的方式采集时域光声信号,二维光学吸收分布图像由时域后向投影算法重建,以线扩展函数为依据测量系统的成像空间分辨率。结果：成像空间分辨率0．1mm,模拟微血管网络的光声图像与原始样品完全吻合。结论：对组织内癌症病灶的早期诊断具有较大的意义。     

基于时域光声信号的谱分析技术及其在生物医学领域的应用

基于时域光声信号的谱分析技术是一种能够提供生物组织结构和功能信息的非侵入式检测技术,其结合了光学模态的高对比度和超声模态在深层组织中的高分辨率两重特性,可对不同波长光激发下的目标生物组织的光声信号数据集进行处理分析。相较于传统光谱检测,该技术不易受被测对象形状、形态的限制和光散射的影响,使其对较深层组织的检测仍具有较高灵敏度。相较于光声成像,该技术无需引入图像重建算法且专注于实现定量分析。综述时域光声信号的谱分析技术在生物组织、生物体液、生物呼出气体检测中的应用,介绍相关研究所采用的改进实验系统或不同信号处理方法,阐述该技术的研究进展与发展方向。     

一种基于LED红外技术的智能光灸环设备的研制

根据LED红外技术以及艾灸的作用方法和应用特点,研制一种新型智能光灸环设备。运用计算机技术,实现光灸环精准智能温控处理。新型材料设计的光灸环简便灵活,环保且便于携带。光灸环设备具备温控、杜绝烫伤、免除烟雾、可反复使用的特为,极大地发挥LED红外技术的温热效应,利于临床应用和社会推广。     

基于呼吸检测传感器的PVDF薄膜压电效应仿真

呼吸检测传感器使用PVDF压电薄膜作为感应端,将呼吸信号转变为电荷,通过电荷调理电路,采集呼吸产生的电压信号。由于呼吸信号较微弱,实际产生的电荷很难直接测量,通过仿真PVDF压电效应,得到最大电压值,从而设计调理电路,使采集到的电压信号达到理想幅值,能够被进一步处理。研究结果表明,电压放大电路将输出的电压信号放大2.55倍左右可使电压信号达到理想幅值。     

肿瘤微环境激活的光声成像探针研究进展

<正>分子影像技术是一种在分子、细胞和亚细胞水平上以非入侵的手段对生物进行可视化的方法,近年来已广泛应用于诊断、治疗和临床研究中。光声成像(photoacoustic imaging,PAI)因其具备高穿透深度、低散射、高空间分辨率等特征使其在胎儿观察、肿瘤治疗、生殖器官检查等方向具有广泛的临床价值。     

提高光声成像质量的Renyi熵方法

针对光声成像数据采集系统中获得的超声数据存在杂波问题,提出一种先基于Renyi熵分离超声信号和杂波,再利用分离后的超声数据进行光声成像的方法。光声成像平台实验表明,通过Renyi熵的直方图来选择超声信号和杂波分离的阈值,可以有效地滤除超声信号中的大部分杂波。成像重构的评估结果也验证了该结论。可见,该文提出的方法能有效滤除超声采集数据中的杂波,从而提高光声成像的质量。     

血糖浓度光声光谱检测技术的研究

传统血糖检测需要从患者静脉取血,给患者带来了极大的痛苦和经济负担.本研究利用光声光谱(PAS)高灵敏性和无损的特点,进行血糖光声光谱分析.实验分别采集葡萄糖粉末、血清、红细胞和全血的光声光谱,利用小波变换对采集信号进行降噪处理.结果显示:全血的光声谱中670nm附近,有明显的葡萄糖特征峰,且峰值强度随血糖浓度有相应变化.本研究为血糖光声光谱无创检测提供了一定的实验依据.     

基于光声多普勒频谱标准偏差的自相关碳颗粒横向流速测量

为了测量与超声探头信号接收轴线相垂直的碳颗粒悬混液的流速,采用多普勒频谱的标准偏差估计频带展宽,频谱标准偏差由自相关方法计算。光声信号由波长532 nm重复频率20 Hz的脉冲激光激励,由中心频率10 MHz的聚焦超声换能器采集。碳颗粒悬混液由微量注射泵驱动,时域光声信号经希尔伯特变换为复信号后进行自相关计算,多普勒频宽的标准偏差由若干序列A扫的自相关平均得到。对比之前基于序列A扫的互相关方法,所提出方法的优点是自相关中的信号时移大小可自定义,如时移量远小于信号扫描间隔,可避免信号混叠,避免互相关中对重复频率为数千赫兹脉冲激光的需求。该方法的可行性通过测量横向流速为5.0~8.4 mm/s的碳颗粒悬混液的频谱标准偏差得到初步验证,实验结果显示信号的自相关结果在测量范围内呈现线性分布趋势。     

生物磁光声联合成像的研究现状

超声(US)成像、光学相干断层(OCT)成像和磁共振成像(MRI)是临床常用的医学成像手段。此外,光声层析(PAT)和磁声(MA)成像是近年来新兴的多物理场耦合功能成像手段。将两种或者两种以上的成像手段结合起来形成多模态联合成像,可以使各成像模态的优点得到充分展现,对目标进行高精度和高分辨率的成像,精确识别病变组织,并对其功能成分进行定性和定量的分析。对US-PAT、US-OCT、PAT-OCT、US-PAT-OCT、磁光以及磁光声(MPA)联合成像,特别是对血管内联合成像的研究进展和临床应用前景进行综述,总结目前存在的问题,并展望未来可能的发展方向。     

声学特性不均匀组织的光声层析图像重建研究进展

生物组织声学特性的空间变化通常是未知的,不同成分的组织往往具有不同的声学特性。对于光声层析成像(PAT),恒定声速和声学特性均匀分布的假设会导致重建图像的细节模糊、目标错位及图像伪影等问题。本文对生物PAT图像重建中组织声学特性不均匀性问题(主要是声速不均匀和声衰减)的主要解决方法进行总结和归纳,讨论各方法的优势和不足,并展望未来可能的发展方向。