高灵敏度透明超声换能器会彻底改变生物医学成像技术吗

发布时间:2024-03-19 16:00:05 栏目:生活

    导读 超声光声双模态成像系统将分子成像对比与超声成像相结合,无需任何电离辐射即可实时可视化体内分子和结构信息。这一优势使其有可能通过提供...

    “超声光声双模态成像系统”将分子成像对比与超声成像相结合,无需任何电离辐射即可实时可视化体内分子和结构信息。这一优势使其有可能通过提供多样化的生理和组织学信息来增强医疗诊断,确保患者的准确性和安全性。然而,光学和超声路径集成总是会降低传统超声换能器中的系统性能。因此,一种能够实现简单、无缝集成的新型传感器对于实际应用至关重要。

    Chulhong Kim 教授(电气工程系、融合 IT 工程系、机械工程系、融合科学技术学院)、Seonghee Cho 博士(电气工程系)和博士。浦项科技大学 (POSTECH) 的候选人 Minsu Kim(融合 IT 工程系)通过开发一种具有高性能的新型透明超声换能器 (TUT),解决了传统超声光声系统固有的挑战。他们的研究成果发表在《自然通讯》上。

    超声换能器发射或接收超声。传统的超声换能器通常使用多个不透明层制成,以最大限度地提高声学性能,并且它们无法无缝集成到光路中。这种基本限制总是会降低光学和超声系统的性能。虽然许多最近的研究项目积极探索在 TUT 中使用透明材料来解决这个问题,但在所有换能器层上实现透明度和最佳声学性能仍然是一个问题。

    这项研究展示了一种使用二氧化硅 (SiO2)-环氧树脂复合材料的透明材料,并将其应用于新型 TUT。新型 TUT 表现出卓越的光学透明度 (>80%),并保持与传统不透明超声换能器相同的带宽(中心频率 ±30%)。

    在超声光声双模系统中使用新型 TUT 时,超声成像的深度分辨率比超过 500,光声成像的深度分辨率比超过 370。这些比率比传统光声单一系统高出三到六倍。值得注意的是,这项研究打破了光声研究中深度分辨率比200的传统限制,达到了370。

    该成像系统还可以轻松地对活体动物和人类进行复杂的结构和功能成像。

    浦项科技大学教授 Chulhong Kim 表达了他的乐观态度,他表示:“这项技术的应用范围遍及各种医疗设备,包括利用光刺激进行细胞操作、利用激光手术切除肿瘤以及利用超声波检查残留组织等任务。” 他补充说:“我们的愿望是这项研究将有益于各个领域,包括那些使用超声波和光学传感器的领域,例如移动设备和机器人。”

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