超声骨密度仪校准模体声速指标校准研究

超声骨密度仪作为临床使用的人体骨密度检测仪器,其计量性能的校准被受到广泛关注。由于目前该类仪器的校准主要采用测量模体的方式,而市面上的模体对于关键计量指标“声速”的定值范围存在局限性。因此,本文基于原理分析与试验,对该类模体的声速校准方法进行研究,从而为新型模体研发和解决校准与溯源问题提供参考。

仿组织声学特性的琼脂基体模制备

利用琼脂、甘油和二氧化硅制备出可根据具体的组织声学特性来调配的通用体模配方。调制不同甘油浓度的琼脂-甘油体模并测量其声速得到甘油浓度与体模声速变化的线性关系。改变二氧化硅浓度并测量琼脂-二氧化硅体模的声衰减系数变化得到二氧化硅浓度与体模声衰减系数变化的线性关系。根据人体组织实际的声学特性(如声速、声衰减系数)确定甘油和二氧化硅的浓度,制备该配方的体模并测量其声学特性。由此得到的大脑(2%琼脂-17%甘油-3%二氧化硅)配方的声速为1 599.94 m/s、声衰减系数为0.58 dB/cm-MHz,这与参考文献中发现的人脑声学特性相似。基于该通用配方可以制备不同组织的琼脂基仿组织体模。

超声弹性成像实验系统的研制

研制了一套超声弹性成像实验系统。该系统包括B型超声诊断仪、高速采集卡、螺旋挤压装置和脉冲接收器等装置。利用该系统进行了超声体模实验和高强度聚焦超声(H IFU)及微波治疗热损害检测的动物组织实验。结果表明,超声弹性成像能够很好地检测出组织内部的弹性模量差异,而B超成像不能检测出,从而证明了该系统的可行性。

一个用于体外评价超声造影剂显影效果的系统(英文)

构建并评价了一个用于体外研究超声造影剂显影效果的系统,该系统包括一套数字化B型超声诊断仪Belson3000A、仿组织超声体模和用于图像量化分析的软件.制备了具有不同反射强度的仿组织超声体模,通过对这些体模材料超声成像,研究了B超系统的线性范围、参数设置和系统的重复性等.超声成像设置为:输出声功率为4.8 ～12.3mW,探头的中心频率为3.5MHz,总增益为50dB.利用该系统,对自制备的表面活性剂微气泡和一种商用造影剂进行了显影成像.结果表明超声图像的灰度值随声功率的增加而增大,强反射特性的超声体模成像时,这种增加趋势更明显.该系统适合用于体外评价超声造影剂的显影效果,为体外表征超声微气泡造影剂的显影能力提供了一种简单、有效、实时的评价方法.

超声影像设备质量保证用体模国产化和标准化的迄今发展

体模、试件是超声影像设备性能检测和质量保证的关键技术手段。本文描述其国产化、标准化的发展历程和现状,并为此阐释了若干重要定义,归纳了表征超声影像设备技术性能的主要参数。

超声体模及性能测试

用水、明胶、油及n-丙醇等材料制成的一种超声体模,具有与人体软组织相似的超声特性,包括声速、密度、衰减系数和散射。并利用本所新研制的多元阵列超声治癌热疗系统对体模的温升性能进行了测试,其结果与活体动物组织的实验结果相接近。

珠线式模板在Freehand超声图像快速标定中的应用

为了精确标定freehand超声图像坐标系与固定于超声探头上的跟踪设备坐标系间坐标转换关系,提出一种"Z"形珠线模板,由双层"Z"形棉线与精确定位的圆珠构成。定位珠能够引导用户将探头准确定位,即将定位珠全部收入图像视野中。计算定位珠在超声图像中成像点间距的比例关系,根据其相应的模板空间间距比例制定优化算法,校准用户拾取的图像坐标。应用同源点匹配算法得到超声图像平面坐标系与磁跟踪设备坐标系间的空间转换关系,从而实现2-D超声图像向3-D空间坐标系的定位转换。标定结果显示此方法与以往的标定方法相比:加快了标定速度,且标定精度与重建精度有所提高。试验采用磁定位方式进行探头的跟踪定位,此方法同样适用于其他定位方式。

双频共焦高强度超声增强仿组织体模毁损效果的初步研究

目的:比较双频共焦模式和单频模式高强度聚焦超声(HIFU)单次辐照毁损灶的大小。方法:分别采用相同声强度的双频共焦HIFU与传统单频HIFU对透明仿组织体模进行不同时间长度的辐照,直接在透明的仿组织体模上测量HIFU毁损灶的长度和直径。结果:双频和单频模式下,随辐照时间的延长毁损灶逐渐增大;相同声强相同辐照时间下,双频HIFU产生的毁损灶显著大于单频模式所致毁损灶。结论:双频共焦模式可以增大HIFU单次辐照毁损灶的体积,为HI-FU治疗效率的提高提供了一种新技术。

超声波骨密度仪标准体模的研究

研制的声速体模(SOS体模)为医疗设备定量超声波骨密度仪(称QUS仪)提供了一个可靠实用的专用检定设备。采用了透声率相近的高声速材料和低声速材料厚度的改变以调节总的透过声速的方法,制成不同声速档次的声速材料,并做成四个声速档次的体模。经试验,该四种体模的声速范围在1400～1640 m/s内,接近并覆盖了QUS仪使用的声速范围,完全满足了声速检定的要求。该SOS体模的研制成功,为定量超声波骨密度仪提供了声速指标的一种检定手段,对定量超声波骨密度声速指标横向比较及保证检测的可靠性具有重要意义。

一种用于HIFU聚焦性能评价的仿组织透明体模

目的建立一种用于高强度聚焦超声(HIFU)聚焦性能评价的仿组织透明体模。方法仿组织透明体模主要由聚丙烯酰胺和作为温度敏感指示剂的蛋清混合而成。在B超的监控下使用声功率160W的HIFU在不同的辐照时间下定点辐照体模和新鲜离体牛肝脏,肉眼观察HIFU在体模和新鲜离体牛肝脏中形成的生物学焦域(BFR)形态并测量BFR的长短轴。结果可用肉眼观察HIFU在仿组织透明体模中产生的BFR,其形态呈椭球体,实时超声监控为强回声,BFR的长、短轴随辐照时间的增加而增大。但在相同的辐照参数下,HIFU在仿组织透明体模中产生的BFR的长、短轴小于HIFU在新鲜离体牛肝脏中形成的BFR的长、短轴。结论该仿组织透明体模在用于HIFU聚焦性能的评价方面展示出良好的前景。

用于高强度聚焦超声热消融的PAA模块:模块的制作及声学参数的测量(英文)

目的研制一种透明的用于高强度聚焦超声热消融的PAA模块,并对其声学参数进行测量。方法观察模块浓度的不同所致颜色与透明度的变化,并对PAA模块的声学特性包括密度、声速及声衰减进行测量。结果(1)PAA模块为透明的琥珀色,蛋白浓度越高,颜色越深,透明度越低。(2)PAA模块的密度与水相近,为1.0250g/cm3至1.0617g/cm3。声速与模块浓度之间有明显的相关性。声衰减从0.125dB/cm至0.329dB/cm,随着模块密度与探头频率的增加而增加。结论PAA模块是一种较好的用于高强度聚焦超声热消融的均质仿体,实验结果有较好的重复性。

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。

生物体组织的超声等效材料

组织超声等效材料是目前国内外医用超声领域的热门课题。由于离体生物组织有许多局限性,生物组织超声模型因此成为这项研究中必不可少的工具。本文作者研制出一种生物组织超声模型的配制方法。这种方法可任意调节样品的衰减系数、声速和散射系数来模拟诸如肌肉、脂肪、肝脏、肿瘤等组织,用此方法做出模型的B超图象与临床肝组织、脂肪、肿瘤等具有良好的相似性。

电磁导航技术在介入超声规范化培训中的应用

目的探讨电磁导航技术在介入超声规范化培训中的应用和效果。方法选取2019年7月—2020年7月在中山大学附属第五医院超声科进行住院医师规范化培训的10名学员作为研究对象,分为试验组和对照组,随机分配,每组5名。对照组采用传统教学方式,试验组采用电磁导航技术辅助教学方式。培训结束后,两组学员进行体模穿刺考核,对比其操作时间、调针次数及针体显示率;同时填写问卷调查表,对比研究两种教学方式的培训效果。结果同平面条件下,试验组的操作时间、调针次数均较少,针体显示率较高,差异均有统计学意义(P<0.05)。非同平面条件下,试验组的操作时间、调针次数均较少,差异有统计学意义(P<0.05)。试验组学员对教学方式在提高学习兴趣、手术操作能力、自信心以及对教学方式满意度评价方面均优于对照组学员,差异有统计学意义(P<0.05)。结论电磁导航技术作为一种辅助引导穿刺技术,能够提高学员的信心及操作安全性,同时缩短其培训周期。

聚丙烯酰胺(PAA)模块高强度聚焦超声消融实验研究:消融灶的可视化及其显像特点

目的了解聚丙烯酰胺(PAA)凝胶模块在高强度聚焦超声(HIFU)消融灶形成过程中的可视特性,观察模块内HIFU消融灶的超声及磁共振显像特点。方法采用HIFU辐照30％蛋清的PAA凝胶模块后,用肉眼观察消融灶的形成过程、消融灶的颜色、大小和形态变化。超声和磁共振显像观察消融灶的回声或信号改变。结果HIFU辐照声功率为240w、辐照时间≥0．1 s时,PAA模块内形成的焦区消融灶呈乳白色不透明区,随辐照时间延长,消融灶扩大主要向浅部延伸,其形态从米粒样向倒置锥形或三角形演变;同一辐照深度,消融灶的长度、宽度随辐照时间的增加逐渐增大;辐照深度不同时,HIFU形成的消融灶长度、宽度随治疗深度的增加而逐渐减小。模块内消融灶在超声图像上表现为高回声区,在磁共振成像上,T1加权相信号变化不明显,T2加权相呈低信号。结论PAA凝胶模块具有能用肉眼观察HIFU辐照后消融灶形成过程的可视化特性,其内消融灶可被影像学显示,这将对生物体的HIFU声场、温度场和消融灶及其相互关系的深入研究具有重要意义。

基于超声体模的颈动脉血流介导血管扩张斑块高度测量方法比较

通过设计实验对超声体模的血管扩张功能(FMD)斑块高度进行了测量,对各种测量方法做出了定性与定量分析和比较,从而确定最佳的评估方法及软件,以用于颈动脉粥样硬化临床早期诊断和治疗。以颈动脉超声体模的实际尺寸作为金标准,对FMD斑块高度进行了测量,利用超声诊断仪专用软件和自行开发的分割软件,分别使用3种不同的测量方法:横向直接测量、横向间接测量和纵向直接测量,获取斑块的高度,并进行了比较和分析。结果表明,在横向间接测量方法中,超声诊断仪专用软件比自行开发的分割软件更为准确;而在横向直接测量和纵向直接测量中,自行开发的分割软件比超声诊断仪专用软件更为准确。自行开发的分割软件与超声诊断仪专用软件的测量结果在统计学上存在显著性差异(P<0.05),但两者相差的绝对值并不大(对应0.30、0.45、0.60 cm等3种斑块高度,小于0.02 cm)。总体来说,超声诊断仪专用软件和自行开发的分割软件测量结果都接近于金标准,但自行开发的分割软件的精确性优于超声诊断仪专用软件。

一个基于基本概念和原理性错误的“超声波骨密度仪标准体模”

指出和分析了鄢铃等研制的所谓"超声波骨密度仪校准体模"的一系列基本概念和原理性错误,对其实用价值提出了否定性意见。

基于体模法的三维成像超声装置校准方法研究

随着计算机技术的飞速发展,三维成像超声装置取得长足进步,已经进入临床应用阶段。三维成像的技术参数有别于二维成像,国内目前还没有对应的校准规范。为确保三维成像超声装置测得参数的准确可靠,该文研究了基于体模法的三维成像超声装置校准方法,包括校准条件、校准装置、校准项目、校准方法等。结果表明该文提出的校准方法可以检测三维超声成像设备的性能,为三维成像超声装置的质量保证提供技术支持。因此该方法可以保证医疗质量,为三维成像超声装置校准规范的制定提供参考。

一种提高N线模型探头标定精度的解算方法

在超声引导的介入治疗中,为了利用三维定位系统实现对超声成像平面的跟踪,超声探头与定位系统的传感器之间几何关系的标定是影响整体引导精度的重要环节。广泛应用的N线模型和传统最小二乘解算方法在超声探头标定中存在注册点共面性丢失的问题,进而影响标定精度。针对这一问题,提出一种先拟合虚拟成像平面,再进行共面约束下标定的解算方案,以提高利用N线模型进行标定的精度。实际的标定实验结果表明,新的解算方法能够有效地解决共面性丢失带来的精度影响,与传统解算方法相比,标定误差从5.88 mm降低到4.11 mm。

调频信号发射超声成像的参数优化与成像实验

研究调频信号发射超声成像中影响成像质量的各种参数,提高现有超声图像的信号噪声比.用仿真计算和声学实验来研究不同调频超声信号发射参数下的成像质量.增加超声发射能量,提高图像的信号噪声比;同时,采用相关算法对接收的超声信号解码,保证图像的轴向精度不会下降.优化了调频信号发射超声成像的发射参数,并得到了仿体的B型超声图像,此图像的质量优于传统成像方法的图像质量.该成像方法能够提高超声图像的信号噪声比,尤其是提高超声衰减严重的深部组织图像的信号噪声比.