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基于内窥超声环阵换能器的快速成像方法研究

集成技术 2020年第3期9卷 44-55页

作者：谭清源马腾王丛知肖杨夏桂松武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯生物医学成像研究中心深圳518055 武汉大学计算机学院武汉430072

随着超声快速成像技术的发展,诞生了一系列新型超声成像模态,大大提高了病变诊断的准确性和特异性。但这些新技术都需要较高的成像帧率来实现对组织瞬时变化的精确追踪。然而目前已有的几种快速成像算法都是基于线阵、凸阵以及平面阵的... 详细信息

随着超声快速成像技术的发展,诞生了一系列新型超声成像模态,大大提高了病变诊断的准确性和特异性。但这些新技术都需要较高的成像帧率来实现对组织瞬时变化的精确追踪。然而目前已有的几种快速成像算法都是基于线阵、凸阵以及平面阵的,还没有完全应用到内窥环阵换能器上,导致这些新技术还无法很好地应用到内窥成像中。为此,该文研究了3种基于内窥超声环阵换能器的快速成像方法,并进行了图像重建的理论推导以及仿真实验验证。结果表明,3种快速成像算法都可以将成像帧率提高到1 kHz以上,同时将横向分辨率限制在2 mm以内。

关键词：快速成像环阵换能器内窥超声成像

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基于光蚀刻的内窥光声用PVDF环阵换能器

中国医学物理学杂志 2016年第7期33卷 717-721页

作者：周燕王波彭宽金文韬肖嘉莹中南大学地球科学与信息物理学院生物医学工程系湖南长沙410083 湖南大学生物学院湖南长沙410082

目的：目前光声内窥成像中所用的换能器多属于压电陶瓷定焦换能器,这种换能器制作成本昂贵,且景深有限。基于聚偏氟乙烯（PVDF）压电膜制作的环阵换能器可以降低制作成本并通过动态聚焦实现更深的景深。方法：为了提高换能器的灵敏度,... 详细信息

目的：目前光声内窥成像中所用的换能器多属于压电陶瓷定焦换能器,这种换能器制作成本昂贵,且景深有限。基于聚偏氟乙烯（PVDF）压电膜制作的环阵换能器可以降低制作成本并通过动态聚焦实现更深的景深。方法：为了提高换能器的灵敏度,本文首次提出基于铝电极PVDF薄膜的光蚀刻方法,将其应用于PVDF环阵超声换能器的制作中。结果：相对于传统的基于PCB板的制作方法,光蚀刻法制作的换能器具有更高灵敏度。该换能器包含3个等宽圆环,总尺寸为5.5 mm。声场测试得其纵向分辨率约为0.5 mm,横向分辨率约为0.5 mm,且在15~45 mm范围内都能很好的聚焦。模拟光声内窥仿体实验验证了其在光声内窥成像中的应用潜力。结论：展示了一种基于覆铝PVDF压电膜制作环阵换能器的新方法。该方法制作的换能器在人体大型器官或腔体（如胃肠道和子宫颈）的光声内窥成像中具有良好的应用前景。

关键词：光声内窥镜聚偏氟乙烯环阵换能器光蚀刻

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基于环形阵列的医学超声成像系统设计

仪器仪表学报 2024年

作者：莫笑海苏畅孔超蒋乐康林伟军中国科学院声学研究所中国科学院大学

针对传统手持式医学超声扫描成像视野狭窄、非标准化等问题，本文设计并实现了一套基于环形阵列的超声成像系统，包括512阵元超声环形阵列、256/1024通道超声采集电路、基于PCIe总线的数据传输模块以及相应的采集控制和快速成像软件。... 详细信息

针对传统手持式医学超声扫描成像视野狭窄、非标准化等问题，本文设计并实现了一套基于环形阵列的超声成像系统，包括512阵元超声环形阵列、256/1024通道超声采集电路、基于PCIe总线的数据传输模块以及相应的采集控制和快速成像软件。多通道采集电路由8个32/128超声收发控制模块组成，可控制512个环阵阵元在12秒内完成全矩阵数据采集和高速传输，实测数据传输效率达1.2 Gb/s。系统具备0.16～15 MHz的频带宽度，以及12.5 MHz～100 MHz四档可调的A/D采样率，有利于适配更广泛的临床和实验需要。采集控制软件可设置多模式超声数据采集，实现快速成像监测和全矩阵数据存储，用于后续的图像精细重建。仿组织体模和活体成像实验表明，系统成像范围大于10 cm×10 cm，能够分辨1 mm的异常，可准确重建生物组织中脂肪、肌肉、骨组织等界面，验证了该系统可以实现大视野的标准化医学超声影像。

关键词：医学超声超声成像系统环阵换能器数据采集系统

环形阵列超声换能器的全聚焦成像方法及其应用

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航空学报 2020年第10期41卷 380-388页

作者：李文涛周正干李洋北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100191

在检测高衰减的大厚度构件时,相控阵超声声束在非聚焦区域的声能量损失严重,采用线阵或矩阵超声换能器的检测精度和最大检测深度常难以满足要求。首先,建立了合成声束三维声场分布模型,分析了不同阵列超声换能器的空间声场能量分布特点... 详细信息

在检测高衰减的大厚度构件时,相控阵超声声束在非聚焦区域的声能量损失严重,采用线阵或矩阵超声换能器的检测精度和最大检测深度常难以满足要求。首先,建立了合成声束三维声场分布模型,分析了不同阵列超声换能器的空间声场能量分布特点,发现环阵超声换能器在相同聚焦深度处的声场特性更好,同时具有阵元数量少、声束焦斑沿轴线中心完全对称等特点。然后,建立了一种采用环阵超声换能器的全聚焦方法(TFM,Total Focusing Method),并基于试样群速度测量结果对各向异性材料中的聚焦算法进行了优化。在这种方法中将所采集到的全矩阵数据沿换能器中心轴线进行重建,可实现沿深度方向的逐点无穷聚焦。最后,利用所研制的阵列超声C扫描自动检测系统对预埋有缺陷的3D打印钛合金试样进行了对比检测实验,结果表明采用全聚焦成像算法的环阵超声换能器能实现55mm试样内部直径0.8mm、深度5.0mm平底孔和横孔缺陷的精确检测,相对于常规的动态聚焦算法有更高的检测信噪比和定量精度。

关键词：全聚焦方法环阵换能器阵列超声高衰减材料检测三维成像

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