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深圳先進院高分辨率超聲成像研究獲系列進展 高分辨率超聲主要采用大于15MHz的超聲頻率進行成像，可獲得幾十微米量級的成像分辨率。在臨床中主要應用于淺表、內窺和眼科等方面的疾病檢測。高頻超聲換能器是成像系統(tǒng)的關鍵部件，主要基于壓電材料進行設計加工。但傳統(tǒng)壓電材料介電常數(shù)較�。▕A持介電常數(shù)小于1500），造成壓電陣元尺寸小的高頻換能器的電阻抗會大幅度提升，進而導致?lián)Q能器成像性能不佳。鄭海榮團隊邱維寶課題組利用新開發(fā)的一種高介電常數(shù)、高壓電性能的改性PMN-PT陶瓷（夾持介電常數(shù)為3500）設計制備了性能優(yōu)異的40MHz高頻超聲換能器（陣元尺寸可為0.4mm×0.4mm），使得制備的高頻超聲換能器的電阻抗大幅度降低，更容易與電子系統(tǒng)的阻抗相匹配，實現(xiàn)較高的成像靈敏度（-13dB）。此外，該研究中設計制備的超聲換能器具有較高的成像帶寬（80%）和信噪比，并在高分辨率醫(yī)學成像領域中展現(xiàn)出應用潛力。相關研究成果已被IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control接收。 邱維寶課題組在高分辨率超聲成像方法和電子系統(tǒng)方面也取得了研究進展。高頻超聲獲得高分辨率醫(yī)學圖像存在衰減系數(shù)增大導致成像穿透深度降低的問題。據(jù)此，課題組提出了基于編碼超聲的高頻超聲成像方法，在激勵換能器時，采用帶有一定編碼的超聲信號進行激勵，回波接收時通過算法解碼恢復出高分辨率圖像，使得在成像中既可以維持圖像的分辨率，也可以提升超聲成像的穿透深度。該技術在淺表和內窺等成像中具有應用潛力。相關研究成果發(fā)表于IEEE Trans Biomed Eng。 在進行高分辨率超聲成像時，電子系統(tǒng)需要具有較高的數(shù)據(jù)采樣率，以獲取超聲回波的原始數(shù)據(jù)信息，因此需要大幅度提高模數(shù)轉換器(ADC)的采樣頻率。然而，傳統(tǒng)超聲成像系統(tǒng)的ADC采樣頻率通常為60MHz或者更低，不能滿足大于30MHz的高頻成像需要。據(jù)此，邱維寶課題組提出了一種延遲激勵方法，通過將激勵波束的時序進行規(guī)律性調整，在多次發(fā)送后獲取多個數(shù)據(jù)圖像，通過延遲復合處理，即可以獲得高采樣率的圖像。該方法有望使臨床用的超聲設備，在不改動主要電子器件模數(shù)轉換器的前提下，實現(xiàn)高分辨率超聲成像的功能。相關研究成果發(fā)表于IEEE Trans Biomed Eng。 高分辨率超聲成像技術在內窺鏡領域具有重要的應用潛力，邱維寶課題組在推進血管內超聲成像技術的同時，也在嘗試新型內窺成像技術。膠囊內窺鏡（capsule endoscopy）是一種膠囊形狀的內窺鏡，它是用來檢查人體腸胃的醫(yī)療儀器。膠囊內窺鏡體積僅有普通膠囊大小，消除了傳統(tǒng)檢查耐受性差的缺點，能夠拍攝食道、胃、小腸、大腸等，從而完成對人體整個消化道的檢查。然而目前該技術是采用光學成像方法，僅能觀測組織表層的病變信息，不能獲得深層次的組織情況。由于超聲成像技術的穿透性較好，因此課題組擬嘗試進行超聲膠囊內窺鏡的設計驗證，提出了基于高分辨率超聲的內窺成像控制方案，采用40MHz的超聲頻率獲得了小于60微米的腸道組織成像分辨率。相關研究成果發(fā)表于IEEE Trans Med Imaging。 以上研究得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃、廣東省杰出青年基金、深圳市孔雀計劃等項目的資助，以及美國南加州大學、賓夕法尼亞州立大學，英國格拉斯哥大學，東北大學等高校的支持與合作。 |
