可穿戴超声系统的研究进展

近年来伴随着移动医疗的兴起,以及新材料、集成电路、人工智能领域的不断进步,可穿戴设备在医疗领域得到了迅猛的发展。超声技术作为一种快速、简便和安全的诊疗工具,自诞生之日起就在医疗领域有着众多应用。可穿戴超声系统综合了可穿戴设备和超声技术的优点,有着巨大的发展空间。该文概述了可穿戴超声系统的发展背景和系统组成,着重介绍了近些年来可穿戴超声系统在医疗监测和治疗领域的应用成果,并对可穿戴超声系统的发展前景进行了展望。

基于深度学习的超声成像技术研究现状

超声成像技术以其无损、无辐射、实时性好、成像深度深和检查费用低等优点,是目前临床医学最常应用的影像技术之一。随着医疗技术的日益发展,兼顾高帧率和高质量的超声成像已成为临床上的迫切需求。深度学习作为能快速提取信号特征的技术,近年来已经在超声成像领域展开多种应用研究并产生了较好的效果,具有很大的应用前景。文章总结了基于深度学习的超声成像技术现状,重点介绍了超声成像技术中常用深度学习架构,列举了深度学习技术在超声成像中的应用,最后总结了目前深度学习在训练以及实现临床应用中可能会遇到的挑战。

基于运动补偿的机械扫描式高频超声成像技术

由于高频相控阵超声成像系统和多阵元高频超声探头工艺复杂,成本较高、实现难度大,单阵元的机械扫描式高频超声成像探头因其结构简单、实现方便、成本低的特点仍具有较高的理论研究和实际应用价值。但目前机械扫描式成像系统的机械扫描的非均匀性是阻碍其性能进一步提升的主要问题,因此文章设计了一种高精度运动补偿的机械扫描式高频超声成像探头和系统,通过理论计算分析、运动系统结构设计加工、扫描成像系统搭建实现了高精度的扫描成像。最后,线靶和仿体的成像实验结果显示,经运动补偿后,系统能够有效克服传统机械扫描成像的伪影和失真,实现的横向几何位置精度误差为1.34%,纵向几何位置精度误差为1.33%,面积测量精度误差为3.15%,为高精度、高频超声成像算法和系统研究提供了一种有效的手段。

高频高灵敏光声探头的光声内窥成像

光声内窥成像技术具有高分辨、高精准、功能成像等优点,是目前临床新型成像诊断技术研究的热点。然而,光声内窥成像技术受激光器安全能量阈值和光声换能器灵敏度的制约,现有的光声内窥成像技术大多无法兼顾高成像信噪比和小尺寸要求。为了解决光声信号回波能量低、光声图像信噪比差的问题,该文采用一种带有集成前端放大器的小尺寸的光声探头设计方案,其中心频率达到30 MHz,直径小于2.5 mm,通过仿体实验证明其仿体中的成像深度可达6.5 mm,横向成像分辨率可达144.9μm,纵向分辨率为111.1μm,尤其是,成像信噪比相较于对照组的传统光声换能器提高了11.5 dB。该文研究表明,前端集成放大光声探头能有效提高光声成像信噪比,改善成像质量,为提高光声内窥临床诊断精准度提供了新方法。

光声成像激励光源的现状及选用

随着光声成像技术研究的迅猛发展,其越来越多地被应用于生物医学成像及检测的各个方面。由于现有光声成像产品多受限于其激励光源,导致结构复杂、体积庞大、价格昂贵,限制了其进一步普及和推广。分析了光声成像对光源的限制和要求,总结了现有Nd∶YAG、光学参量振荡器、半导体激光器及发光二极管等不同种类光声光源的现状和优劣,为光声成像技术研究和光声成像产品研制中对光声光源的选择提供相应的参考和指导。

高频医用超声换能器材料声匹配特性研究

医学超声成像的图像质量很大程度取决于超声换能器的特性。在换能器研制过程中,一项重要的任务是确定合适的匹配层材料及参数。为了满足高频超声换能器研制的需要,该文从理论及实验两方面研究了RTV615硅橡胶掺杂不同比例的氧化铝粉末后,所形成的复合材料的高频(20MHz)声学特性参数,包括声速、声阻抗、声衰减系数等。结果表明,RTV615硅橡胶中掺杂氧化铝的体积分数为7.93%时,所形成的复合材料在20 MHz频率条件下声阻抗值提高52.94%,达到1.56×106 Pa·s/m,具有最佳的声阻抗匹配特性。因此,通过优化掺杂比例可有效改进硅橡胶材料的高频声学性能。

多波长光声信号的时域与频域比较

为了分析在不同激发波长下不同组织/目标光声信号的时域与频域特点和差异,根据光声信号产生的基本原理,采用光声信号时域和频域分析方法,设计了石墨仿体和离体组织等不同样品的多光谱光声实验。结果表明,样品的光声信号在时域与频域所展示的性能有很大的不同,不同样品的光声信号的声谱是不同的,且在不同激发波长下的声谱的峰值所对应的频率均相同,因而可以用于组织特性的描述、组分识别等用途。此研究有助于利用光声成像实现组织识别,并为进一步利用频谱分析方法研究多光谱光声成像奠定了基础。

适用于高频超声内窥的非接触式电磁滑环

高频超声内窥多采用机械旋转扫描成像,因此,滑环成为系统重要的组成部件。但传统滑环利用滑动接触来传递信号及能量,存在较大磨损问题,且不适合高频信号传输。为解决高频信号有效传输问题,本文设计出一款新式非接触式电磁滑环,利用电磁耦合原理进行信号传递,采用两种不同材质磁芯进行电磁滑环的参数分析,并利用仿真软件对设计的电磁滑环进行了电磁仿真,重点研究了磁芯材质、气隙等对其性能的影响。研究结果表明该种电磁滑环能够有效实现高频信号传输,适用于高频超声内窥成像。

编码发射技术在医学高频超声成像中的研究进展

高频超声成像以其高分辨和实时性好等优势成为近年来医学超声成像领域研究的热点。但由于超声的衰减随频率增加呈指数级升高,导致高频超声信号幅值小,图像信噪比低。为了增强高频超声成像的信噪比,近年来编码发射(又称编码激励)技术得到了越来越多的研究和应用。文章对近几年国内外编码发射技术在医学高频超声成像方面的应用和研究进展进行了综述,重点分析了Chirp码、巴克(Barker)码和格雷(Golay)码3种主要编码发射技术在高频超声成像方面应用的优缺点,并综合对比了各种编码发射技术在高频成像方面的应用前景。

一种基于双波长的光声测温技术

光声测温是一种利用光声效应来进行温度监控的新方法,具有非侵入式、高灵敏度和探测深度较深等优点.但现有的单波长光声测温方法极易受到系统及测量环境干扰而导致测量精度降低.为了解决这一问题,本文提出了一种双波长光声温度测量方法.在光声测温理论的基础上,分析推导了双波长光声测温的基本原理,并进行了仿体及离体组织样品的双波长光声测温实验.实验结果显示,与传统单波长模式相比,双波长模式下的光声温度测量误差明显减小,测量精度平均提高35%以上.研究结果表明双波长光声测温方法能够有效提高光声温度测量的精度和稳定性,可作为一种更精准的光声温度监控方法应用于医疗手术等领域.

蒸空自由锻锤的有效控制器

冶金行业蒸空自由锻锤的主要用途是开坯和摔圆,为机械行业提供合格的原材料。其使用特点是:钢锭(坯)经拔长、荒圆,然后由摔子摔圆成形。在实际拔长、荒圆生产过程中常因毛坯尺寸难以控制,造成成品尺寸偏大或偏小,荒圆太小,经摔子摔圆摔不足,造成成品尺寸偏小而报废。荒圆太大,摔圆时间长,终锻温度低,造成成品尺寸偏大,摔子易损坏、生产效率低,产品表面出现严重的摔子印。

新型热精锻模具钢3Cr4Mo2NiVNb的研制

新开发的新型热精锻模具钢3Cr4Mo2NiVNb热强性明显高于H13，在应用过程中，模具寿命较3Cr2W8V钢高0．5～2倍。

冶金企业科技进步工作的几点认识

１概述去年我们到山东、江苏、上海、湖南等省、市冶金厅（公司）及其所属的部分冶金企事业单位进行了学习、考察和调研，先后到了１２个钢铁和有色冶金企业、研究所，兄弟省市冶金企业抓住机遇，加快发展、重视科技、严格管理所取得的成绩和效果，给我们留下非常深刻的印...

新课程背景下高中数学课堂教学效率的研究

随着新课程的实行,新课标对高中数学的要求越来越高,应试教育已经过时,如何在有限的时间内提高学生的数学学习水平,达到新课标的要求,是教师需要思考的问题,教师的责任重大。教师必须提高数学课堂教学效率才能提高学生的数学成绩和数学能力,教师必须提高数学课堂教学效率才能提高学生的核心竞争力,教师必须提高数学课堂教学效率才能让学生不断进步、不断完善。

利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振探测的新方法

以往对干涉成像光谱仪的研究通常仅限于对光的干涉特性的利用,即由目标干涉图得到其光谱图,而忽略了其丰富的偏振信息.为了在利用光的干涉特性的同时还充分利用光的偏振特性,在原有偏振干涉成像光谱仪的基础上,结合现有的干涉成像光谱技术与偏振探测原理,提出了一种利用现有偏振干涉成像光谱仪获取探测目标的偏振参数(偏振度、偏振方位角等)的新方法,并对其精度误差进行了理论分析,证明了其不但具有较高的稳定性而且具有极高的测量精度.因此,若把以往的偏振干涉成像光谱仪看作是照相机与光谱仪功能的结合,则现在可以将之理解为成像仪、光谱仪、偏光仪功能的一体化.这意味着偏振干涉成像光谱仪在目标信息的提取与目标识别方面比以往又多了一种的新手段.

研究干涉图处理与光谱复原的一种新方法

简要论述了自行研制的空间调制型偏振干涉成像光谱仪的工作原理及干涉图获取模式,采用三种不同的光谱复原方法分别对干涉图进行了处理和光谱复原,并对实验结果进行了分析比较.将非参数模型Music算法引进到干涉图的光谱复原处理中,极大的提高了复原光谱的分辨率,为超高分辨率的光谱复原分析技术提供了较好的数学模型,为提高光谱分辨率提供了可能的依据和新方法.

利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振检测的最佳角度分析

利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振探测,这一方法将偏振测量与干涉成像光谱技术相结合,一方面能提供辐射测量所不能提供的物体偏振信息,另一方面又可获取目标的空间图像和光谱,具有比辐射测量更高的准确度.在简要分析了利用偏振干涉成像光谱仪进行偏振检测的理论基础上,深入研究了偏振检测的方法,分析比较了目前常用的偏振探测角度(45°,60°)对偏振度探测的影响.进一步计算推导出偏振测量的最优探测角度,将之与以往常用的探测角度进行了分析比较,证明了此最佳探测角度可以有效地减小偏振误差、提高偏振探测的精度.这将极大地提高偏振干涉成像光谱仪的应用范围,为新型偏振干涉成像光谱技术的研究以及仪器研制提供重要的理论依据.

时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪数据处理研究

研究了基于Savart偏光镜的偏振干涉成像光谱仪在时空混合调制模式下图像形成、数据分布的特点,论证了视场补偿型偏振干涉成像光谱仪更适用于单色光条件下的时空混合调制工作模式,并提出了时空混合调制模式下数据采集与处理的基本原理及其需要注意的问题与解决方法.最后,应用这种方法对实验获取的干涉图进行了数据处理,并成功复原出了光谱.

自适应多光谱光声成像技术研究

光声成像技术是利用激光照射组织产生超声波成像的新型医学影像技术.在传统光声成像中,由于组织体内复杂的成分与环境会对入射光波产生较大的扰动而导致波前畸变、图像分辨率下降,从而降低诊断的准确性.为了克服这一影响,本文提出了一种自适应多光谱光声成像技术.该技术利用自适应光学技术可有效地降低组织对光波扰动的影响,提高系统成像分辨率与图像对比度.此外,该系统还融合了多光谱成像技术,可在多种波长下对目标成像,从而更好地进行组织结构识别、组分分析等.实验结果表明,该系统十分适用于复杂的生物组织光声成像,可极大地增强光声成像性能,在生物医学领域具有广阔的应用前景.

新型风成像干涉仪温度补偿理论研究

简述了高层大气风场被动式遥感探测的基本原理;论述了新型风成像干涉仪宽场、消色差、温度补偿理论,针对目前国际上采用的风成像干涉仪补偿方法的不足,从理论上进行了分析与讨论,给出了四层介质的优化补偿理论和方案.模拟结果表明,该补偿可完全理想地消去单色光的温差,且复色光的温差补偿要比现有的方法提高1—2个量级.该研究为设计宽场、消色差、温度补偿的新型风成像干涉仪和提高风场探测精度提供了重要的理论依据和实践指导.