Name: Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: חקור גלאי אולטראסאונד אופטי מבוסס PI FBG עם אינטרפרומטריה פולסית להדמיה רפואית. השיטה מספקת רגישות גבוהה ועמידות בפני הפרעות מכניות בסביבה קלינית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

DR מכיר בתמיכת קרן המחקר הגרמנית (DFG) מענק מחקר (ע&quot;ר 1848/1) והמועצה האירופית למחקר החל גרנט. VN מודה תמיכה כספית ממתקדם פרס חוקר המועצה האירופית למחקר והחדשנות של BMBF ברפואה פרס.

1. Optoacoustic אפיון של גלאי π-FBG <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה של כדור מיקרוסקופי השרוי בקרקע: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים אבקה אגר (1.3% לפי משקל) עם מים מזוקקים בכוס זכוכית. השתמש במכשיר מגנטי בוחש צלחת חמה כדי לחמם את הפתרון הקרוב לטמפרטורת רתיחה ולפזר את האבקה אגר עד הפתרון הופך להיות ברור וללא בועות אוויר. לחלופין, הפתרון אגר יכול להיות מחומם באמצעות מיקרוגל קונבנציונלי עם ערבוב בוצע באמצעות בוחש זכוכית באופן ידני. יוצקים את הפתרון החם לתוך תבנית פלסטיק, למשל מזרק עם קצהו לגזור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מפזר כמות קטנה של כדורים מיקרוסקופיים על הפתרון אגר ולחכות עד הפתרון מתמצק במלואו. קח את הפנטום אגר המוצק מתוך העובש על ידי דחיפת הבוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צפה הפנטום תחת מיקרוסקופ סטריאוסקופית לחתוך חתיכה קטנה של אגר המכילה תחום מיקרוסקופי אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 1.1.1 ולהוסיף to הפתרון אגר פיסה אגר מוצקה המכילה את הכדור המיקרוסקופי אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר התמצקות, לחתוך את הפנטום אגר תחת המיקרוסקופ, כך שהכדור המיקרוסקופי ממוקם קרוב לפני השטח של הפנטום. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת Optoacoustic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשני מחזיקי סיבי v-חריץ להחזיק את הסיבים בחוזקה בשני הצדדים של π-FBG, ומחובר למחזיק בן שלושה שלבים ממדיים (XYZ) תרגום המופעל במחשב. ודא שהסיבים הוא שקועים, כדי לאפשר ההתפשטות של אולטרסאונד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את המיקום המשוער של אלמנט π-FBG חישה ידי הארת חלקים שונים של הסיבים עם קרן לייזר שבריר שנייה דופק ההספק גבוה. הקליטה האופטית של הציפוי, חלשה לעומת זאת, תיצור אות כאשר התאורה מבוצעת על π-FBG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הכדור המיקרוסקופי מוטבע אגר ישירות מתחת π-FBG. תחום המיקרוסקופי צריך להיות גלוי לעין בלתי מזוינת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בשלב התרגום, לבצע סריקת 2D של π-FBG במקביל המטוס אל הקרקע כדי למצוא את המיקום שבו האות מהתחום המיקרוסקופי היא חזקה ביותר וההשהיה המקבילה שלה היא קצר ביותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע התאמות האחרונות לתאורה כדי לספק כוח מרבי לכדור המיקרוסקופי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השימוש בתרגום הבמה לבצע סריקת 3D של π-FBG ולהקליט את האות לכל תפקיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להשיג את תגובת תדר מרחבית תלויה של גלאי אולטרסאונד, לבצע את ההתמרה על אות אולטרסאונד תחום בזמן שנרשם. </li></ol></li></ol> 2. הערכת החוסן ורגישות פעולתו של π-FBG גלאי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשני מחזיקי סיבי v-חריץ להחזיק את הסיבים בחוזקה בשני הצדדים של π-FBG ולהטביע את π-FBG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים צלחת כהה או מוט גרפיט sturdily להתמודד π-FBG ולהאיר אותה שנינותשעות קורה ההספק גבוה שבריר שנייה דופק לייזר כדי ליצור שדה אקוסטית חזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם משאבת מים בתוך מיכל המים ולהפעיל אותו על מנת ליצור וריאציות מהירים בתנאי הסביבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להעריך את איתנות המערכת, למדוד את התפוקה עם מעגל הנעילה מופעל שניהם לסירוגין. כאשר אין נעילה מתבצעת, לא ניתן לזהות את אות אולטרסאונד בצורה מדויקת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את משאבת מים לדרך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להעריך את התועלת ברגישות עקב גבוהה קוהרנטיות של המקור, להחליף את לייזר דופק wideband עם מקור קוהרנטיות נמוך ולחזור על המדידה אקוסטית. ירידה של מעל סדר הגודל ברגישות צפויה כאשר נעשה שימוש במקור נמוך קוהרנטיות. </li></ol>

<ol><li>Hunt, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+transducers+for+pulse-echo+medical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Ultrasound transducers for pulse-echo medical imaging.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 30, 453-481 (1983).</li>
<li>Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+opto-acoustic+tomography+of+deep-seated+fluorescent+proteins+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photon%22%5BJournal%5D)">Multispectral opto-acoustic tomography of deep-seated fluorescent proteins in vivo.</a> Nature Photon. 3, 412-417 (2009).</li>
<li>Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Going+deeper+than+microscopy%3A+the+optical+imaging+frontier+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology.</a> Nature Methods. 7, 603-614 (2010).</li>
<li>Wang, L. H., Hu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography%3A+In+vivo+imaging+from+organelles+to+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography: In vivo imaging from organelles to organs.</a> Science. 23, 1458-1462 (2012).</li>
<li>Sethuraman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+using+an+IVUS+imaging+catheter%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging using an IVUS imaging catheter.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 54, 978-986 (2007).</li>
<li>Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optoacoustic+methods+for+frequency+calibration+of+ultrasonic+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Optoacoustic methods for frequency calibration of ultrasonic sensors.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 58, 316-326 (2011).</li>
<li>Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-sensitivity+compact+ultrasonic+detector+based+on+a+pi-phase-shifted+fiber+Bragg+grating%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-sensitivity compact ultrasonic detector based on a pi-phase-shifted fiber Bragg grating.</a> Optics Letters. 36, 1833-1835 (2011).</li>
<li>Beard, P. C., Mills, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extrinsic+optical+fibre+ultrasound+sensor+using+a+thin+polymer+film+as+a+low+finesse+Fabry-Perot+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Extrinsic optical fibre ultrasound sensor using a thin polymer film as a low finesse Fabry-Perot interferometer.</a> Applied Optics. 35, 663-675 (1996).</li>
<li>Xiong Pernice, W. H. P., Tang, C., X, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Q+micro-ring+resonators+fabricated+from+polycrystalline+aluminum+nitride+films+for+near+infrared+and+visible+photonics%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">High Q micro-ring resonators fabricated from polycrystalline aluminum nitride films for near infrared and visible photonics.</a> Optics Express. 20, 12261-12269 (2012).</li>
<li>Zhang, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Backward-mode+multiwavelength+photoacoustic+scanner+using+a+planar+Fabry-Perot+polymer+film+ultrasound+sensor+for+high-resolution+three-dimensional+imaging+of+biological+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Backward-mode multiwavelength photoacoustic scanner using a planar Fabry-Perot polymer film ultrasound sensor for high-resolution three-dimensional imaging of biological tissues.</a> Applied Optics. 47, 561-577 (2008).</li>
<li>Grün, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+photoacoustic+imaging+using+fiber-based+line+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional photoacoustic imaging using fiber-based line detectors.</a> Journal of Biomedical Optics. 15, 021306-02 (2010).</li>
<li>Avino, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Musical+instrument+pickup+based+on+a+laser+locked+to+an+optical+fiber+resonator%5BTitle%5D)+AND+%22Optics.+Express%22%5BJournal%5D)">Musical instrument pickup based on a laser locked to an optical fiber resonator.</a> Optics. Express. 19, 25057-25065 (2011).</li>
<li>Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wideband+optical+sensing+using+pulse+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Wideband optical sensing using pulse interferometry.</a> Optics Express. 20, 19016-19029 (2012).</li>
<li>Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wideband+fiber-interferometer+stabilization+with+variable+phase%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Photonics+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Wideband fiber-interferometer stabilization with variable phase.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 24, 1499-1501 (2012).</li>
<li>Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+characterization+of+the+response+of+a+silica+optical+fiber+to+wideband+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Spatial characterization of the response of a silica optical fiber to wideband ultrasound.</a> Optics Letters. 37, 15-3174 (2012).</li>
<li>Rosenthal, A., Razansky, D., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model-based+optoacoustic+inversion+with+arbitrary-shape+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Model-based optoacoustic inversion with arbitrary-shape detectors.</a> Medical Physics. 38, 4285-4295 (2011).</li>
</ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

לסיכום, שיטה אופטית חדשה לגילוי אולטרסאונד הוא הציג, המבוסס על שילוב של אינטרפרומטריה π-FBG והדופק. הטכניקה מתאימה במיוחד ליישומי הדמיה optoacoustic בשל השקיפות של אלמנט החישה, המאפשר לדפוסי הארת אובייקט כמעט שרירותיים. בניגוד לכך, גלאי אולטרסאונד פיזואלקטריים מבוסס סטנדרטיים הם אטומים ובכך לחסום חלק מהנתיבים האופטי לאובייקט צילם, מה שמוביל להגדרות הדמיה מגושמות. כך גלאי אופטיים שפותחו יכולים להקל על המזעור של טכנולוגית optoacoustic והתרגום הקליני שלה. <p class="jove_content" ...

גלאי אולטראסאונד לשחק תפקיד מפתח ביישומי הדמיה רבים. כמקובל, אולטרסאונד הוא זוהה על ידי מתמרים פיזואלקטריים, שיהפוך את גלי לחץ לאותות מתח 1. בתחום ההדמיה optoacoustic, אולטרסאונד מופק באמצעות תהליך של התפשטות תרמית ידי הארת האובייקט עם אור מווסת הספק גבוה 2-6. למרות מתמרים פיזואלקטריים הם את שיטת הבחירה ביישומי optoacoustic, השימוש בם לעתים קרובות מעכב את המזעור בעיקר בגלל מתמרים פיזואלקטריים מיניאטורי לעתים קרובות מאופיינים ברגישות נמוכה. בנוסף, מאז מתמרים פיזואלקטריים הם אטום אופטי, הם עשויים באופן חמור להפריע לאספקת אור לאובייקט צילם, הגבלת אפשרויות לתצורות הדמיה שמישה. אור שהוא מפוזר חזרה מהאובייקט למתמר עשוי גם להגביל את זיהוי הנכון של אולטרסאונד ולסבך את העיצוב של מערכת ההדמיה בשל parasit המושרה אופטיic מאותת במתמר 7. גלאים אופטיים של אולטרסאונד הוכרו כאלטרנטיבה אפשרית למתמרת פיזואלקטריים שמציעה יתרונות רבים בתרחישי ההדמיה optoacoustic 8-12: הם בדרך כלל שקופים ובדרך כלל ניתן מוקטנים ללא הפסד של רגישות. עיקרון העבודה של גלאים אופטיים הוא זיהוי interferometric של עיוות דקות שנוצרה במדיום האופטי בשל נוכחותם של אולטרסאונד. לעתים קרובות, מהודים אופטיים נמצאים בשימוש כדי לשפר את רגישות זיהוי על ידי לכידת אור במדיום מוטרד לתקופות ממושכות, ובכך להגדיל את ההשפעה של העיוות בשלב של האותות אופטיים. במקרים אלה, ערכות זיהוי אופטיות מבוססות על וריאציות ניטור באורך גל התהודה, אשר קשורים באופן ישיר למבנה עיוותים במהוד. בדרך כלל, גל רציף הצרה linewidth טכניקות (CW) נמצאות בשימוש שבליזר CW הוא מכוון האורך גל תהודה דואר. משמרות קטנות באורך גל התהודה לשנות את המיקום היחסי של אורך הגל של הלייזר בתהודה, ובכך גורמים לשינויים בעוצמת האור המועבר / משתקף הלייזר, אשר ניתן לנטר בקלות. עם זאת, אם משמרות התהודה חזקות מדי, למשל בשל שינויים גדולים בלחץ, טמפרטורה, או תנודות, התהודה עשויה להשתנות לחלוטין מאורך הגל של הלייזר, באופן יעיל להרוות את הגלאי 13. אינטרפרומטריה דופק 14 מציעה פתרון להגבלה של הרוויה אות ומאפשרת זיהוי אולטרסאונד בתנאים סביבתיים תנודתי. בניגוד לצרות linewidth תוכניות CW, אינטרפרומטריה הדופק מעסיקה מקור דופק wideband להאיר המהוד. במקרה זה, המהוד פועל כמסנן bandpass, לשדר רק את אורכי גל שמתאימים לתדר התהודה שלה, בעוד שתהודת משמרותמחדש זוהה על ידי מדידת השינויים באורך הגל באותות אופטיים בתפוקה של המהוד, למשל על ידי שימוש באינטרפרומטר מאך-Zehnder הנעול לנצב 14,15. מעגל איפוס אוטומטי משמש כדי לשחזר מייד נקודת העבודה של אינטרפרומטר במקרה זה הולך לאיבוד בשל שונות קיצוניות בתנאים סביבתיים. בגלל רוחב הפס הרחב יחסית למקור, אורך גל התהודה נשאר בתוך הלהקה המוארת גם בהפרעות חזקות, המאפשר תפעול גלאי יציב גם בתנאי סביבה קשים. השימוש במקור קוהרנטי לחקירה, פולסים אופטיים כלומר, מקל על זיהוי רעש נמוך. מערכת אינטרפרומטריה הדופק המתאימה בשימוש בניסויים שלנו מוצגת באיור 1. לייזר הדופק משמש לחקירה הופק 90 פולסים fsec בשיעור החזרה של 100 MHz תפוקת חשמל של 60 mW ורוחב ספקטרום של מעל 100 עםננומטר. היה לי המסנן האופטי רוחב ספקטרלי FWHM של כ 0.4 ננומטר והיה מכוון לתדר של התהודה. בעקבות המסנן, מגבר אופטי שימש כדי לפצות על האובדן המשמעותי בסינון. סינון נוסף יושם לאחר שלב ההגברה כדי להפחית את הפליטה ספונטנית מוגברת של המגבר. המהוד משמש בניסויים שלנו הוא צורם pi-עבר שלב סיבים בראג (π-FBG) 8, שיוצרו על ידי Teraxion בע"מ במיוחד עבור היישומים הרפואיים של חישת אולטרסאונד, יש π-FBGs את היתרון של להיות כל רכיבי הסיבים, וכך. איור חזק וקטן 2 מציג השוואה בין הממדים של הסיבים אופטיים המשמשים בעבודה זו וMHz 15 אולטרסאונד מיניאטורי intravascular (IVUS) מתמר פיזואלקטריים. כמה גישות חלופיות המבוסס על תהודה זיהוי, כגון תהודה מיקרו טבעת מפוברקות בגלבו מישוריים, דורשות צימוד סיבים ברכיב שלקלט ופלט, או מוביל למכשירים שבירים יותר או מפריע מזעור. לעומת זאת, π-FBGs נמצא בסיבי רכיבים, ואינו דורש צימוד סיבים נוסף. התהודה בπ-FBGs נוצר על ידי פאזה pi במרכזם; אור הוא לכוד סביב פאזה pi ביחס לחלק מהסיבים אשר הוא קצר באופן משמעותי מהאורך של הסורג עצמו. בניסויים שלנו, היה לי π-FBG אורך של 4 מ"מ ומקדם צימוד של κ = 2 מ"מ -1 ואת הרגישות שלו הופצה שאינו אחידה לאורכו, ברגישות באופן אקספוננציאלי בירידה מהמרכז הצורם עם שיעור של κ . הרוחב מלא החצי לכל היותר (FWHM) של הפצת הרגישות (SD) היה כ 350 מיקרומטר. רוחב התהודה של הסורג נקבע על ידי שני אורכה ומקדם הצימוד שלה על פי המשוואה הבאה: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/50847/50847eq1.jpg" files> שבו λ הוא אורך גל התהודה וn EFF הוא מקדמת השבירה האפקטיבית של המצב המודרך בסיבים 8. כדי להעריך אם גלאי π-FBG מתאים ליישומי הדמיה, תגובת מרחבית התלויה צריכה להימדד על פני תדרים רחבים. עם זאת, משימה זו היא מאוד מאתגרת, כאשר טכניקות אקוסטית קונבנציונליות נמצאות בשימוש. לפיכך, אנו מעסיקים שיטת optoacoustic לגלאי אולטרסאונד אפיון 16 שבתחום מיקרוסקופי כהה המשובץ באגר שקוף משמש כמקור נקודת optoacoustic. בניסוי שלנו, יש לו את הכדור המיקרוסקופי בקוטר של כ 100 מיקרומטר ומואר עם פולסים אופטיים שבריר שנייה מתח גבוה עם שיעור החזרה של 10 הרץ, משך דופק של כ 8 NSEC, והספק ממוצע של 200 mW. האנרגיה האופטית שהופקדה בSPH המיקרוסקופיEres יוצר אותות אולטרסאונד פס רחב בשל השפעת optoacoustic. גלאי π-FBG מתורגם יחסית למישור המיקרוסקופי להשיג התגובה אקוסטית מרחבית התלותית שלו. איור 3 מציג איור של ניסוי optoacoustic. באופן כללי, טכניקה זו יכולה להיות מועסק על מנת לאפיין סוגים שונים של גלאי אולטרסאונד שונים.

<table><tbody><tr><td>&pi;-FBG</td><td>Teraxion Inc.</td><td></td><td>מכשיר בהתאמה אישית</td></tr><tr><td>כדורים מיקרוסקופיים</td><td>Cospheric LLC</td><td>BKPMS 90-106um- 10g</td><td>100 ומיקרו; מיקרוספירות פוליאתילן</td></tr><tr><td>לייזר דופק פמטו-שנייה המשמש לחקירה&nbsp;</td><td>Menlo Systems GmbH</td><td>T-Light Femtosecond לייזר</td><td></td></tr><tr><td>מסנן אופטי</td><td>Optoplex Corporation</td><td>מסנן אופטי מתכוונן 2 יציאות (50 GHz)</td><td></td></tr> <tr><td>מגבר אופטי</td><td>Amonics</td><td>AEDFA-PM-PA-35-B-FC</td><td>ספסל 35dB רווח קדם מגבר קיטוב שמירה על EDFA&nbsp;</td></tr><tr><td>מצמד 50/50</td><td>OZ-Optics</td><td>Fused-22-1550-8/125-50/ 50-3S3S3S3S-3-0.5-PM</td><td>מפצל סיבים התמזג 2 x 2 עם אורך 0.5 מטר, 3 מ"מ OD PVC בציפוי 1,550 ננומטר 8/125&mu; צמות סיבים PM, יחס מפוצל של 50/50 בצירים האיטיים של סיבי PM ועם מחברי סופר FC/PC ביציאות all .</td></tr><tr><td>מחזיק סיבים</td><td>Thorlabs</td><td>T711/M-250</td><td>מטרי, מהדק סיבים הניתן להרכבה לאחר הרכבה, 250 ומיקרו; מ&nbsp;</td></tr><tr><td>Agar למיקרוביולוגיה</td><td>Sigma Aldrich</td><td>05039-500G</td><td></td></tr><tr><td>לייזר דופק ננו-שניות המשמש להפקת האותות האופטואקוסטיים</td><td>Opotek</td><td>VIBRANT Arrow 532 סוג I</td><td></td></tr><tr><td>מוט גרפיט</td><td>Faber-Castell</td><td>120700</td><td>Faber-Castell מובילי עיפרון - 0.7 מ"מ</td></tr></tbody></table>

wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

חיישנים אופטיים של אולטרסאונד הם חלופה מבטיחה לטכניקות פיזואלקטריים, כפי שהודגם לאחרונה בתחום של ההדמיה optoacoustic. ביישומים רפואיים, אחת המגבלות העיקריות של טכנולוגיית חישה האופטית הוא הרגישות שלו לתנאים סביבתיים, כגון שינויים בלחץ וטמפרטורה, אשר עשוי להרוות את זיהוי. בנוסף, הסביבה הקלינית לעתים קרובות מטילה מגבלות מחמירות על הגודל וביציבות של החיישן. בעבודה זו, השילוב של אינטרפרומטריה דופק וחישה אופטית מבוסס סיבים הוא הוכיח לגילוי אולטרסאונד. אינטרפרומטריה Pulse מאפשרת ביצועים חזקים של מערכת קריאת הנתונים בנוכחות וריאציות מהירה בתנאים הסביבתיים, ואילו השימוש בטכנולוגיה כל הסיב מוביל לאלמנט חישת גמישות מכאנית בקנה אחד עם יישומים רפואיים מאוד תובעניים כגון הדמיה intravascular. על מנת להשיג אורך חיישן קצר,משמש צורם בראג סיבים מוזזים-pi שלבים, אשר משמש כמהוד לכידת אור על אורך אפקטיבי של 350 מיקרומטר. כדי לאפשר רוחב פס גבוה, החיישן משמש לזיהוי סידאוואי של אולטרסאונד, שהוא מאוד מועיל בגיאומטריות הדמיה היקפיות כגון הדמיה intravascular. התקנת הדמיה optoacoustic משמשת כדי לקבוע את התגובה של החיישן למקורות נקודות אקוסטית בעמדות שונות.

איורים 4 א ו -4 בהתאמה להראות את האותות והספקטרום המקביל שלהם מהתחום המיקרוסקופי במרחק של 1 מ"מ מהסיבים לשלושה קיזוז ממרכז π-FBG. מקבלים הקיזוז בכיוון z, כמתואר באיור 3. ברור שהרגישות של הגלאי האופטי לאולטרסאונד בתדירות גבוהה (ו&gt; 6 MHz) היא איזוטרופי והוא הגבוה ביותר, כאשר מרכז π-FBG הוא ישירות מעל המישור המיקרוסקופי . למרות חוסר התאמת העכבה אקוסטית הגבוהה בין סיבי סיליקה ומים, לא תהודות שונות הם נצפו בתדרים מעל 6 מגהרץ, מה שמו...

זיהוי אופטי של אולטרסאונד אינו מעשי בתרחישי הדמיה רבים משום שלעתים קרובות דורש תנאי סביבה יציבים. אנו מדגימים טכניקה אופטית לחישת אולטרסאונד בסביבות תנודתי עם רמות מזעור והרגישות מתאימות להדמית optoacoustic בתרחישים מגבילים, כגון יישומי intravascular.

Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

סרטון זה ידגים את השימוש בחיישן אופטי של אולטרסאונד המבוסס על דירוג סיבים מוסט פאזה PPH, או PI FBG כאלמנט חישה ומערכת קריאת אינטרפרומטריית דופק. זה מושג על ידי הטמעת כדור מיקרוסקופי כהה באגר שקוף ושימוש בו ליצירת נקודת פס רחבה כמו מקור אקוסטי על ידי הארתו בפולסי אור בעוצמה גבוהה. כשלב שני, העוגה FBG נסרקת בתלת מימד, מה שמאפשר לאפיין את תגובתה התלויה במרחב ותלוית תדר לאולטרסאונד.לאחר מכן, משתמשים במשאבת מים על מנת ליצור הפרעה מכנית בקרבת חיישן האולטרסאונד ולהעריך את חוסן החיישן. מתקבלות תוצאות המראות כי החיישן האופטי מתאים ליישומי הדמיה בעולם האמיתי בהתבסס על תגובתו האקוסטית המרחבית-זמנית ועמידותו בפני הפרעות מכניות. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות אופטיות קיימות לגילוי אולטרסאונד כמו שילוב של מיקרו טבעות עם אינטרפרומטריית גלים רציפה, הוא שטכניקה זו מציעה חוסן גבוה כנגד רעידות מכניות, המאפשר את יישומה בסביבה הקלינית.בנוסף, הגלאים שלנו מבוססים על עיצוב סיבים שלמים עם גורם קצף התואם ליישומי הצנתר המחמירים ביותר. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על טכניקות הדמיה זעיר פולשניות בגלל הממדים הקטנים של גלאי הסיבים. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל התכנון האינטרפרומטרי הלא סטנדרטי והתגובה האקוסטית המורכבת של הגלאי בתדרים מתחת לשישה מגה-הרץ.כדי להתחיל, מערבבים אבקת אגר עם מים מזו

wideband-optical-detector-ultrasound-for-medical-imaging

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מיקרוסקופיה אופטית ברזולוציה photoacoustic (OR-PAM) היא טכנולוגיה המתעוררים מסוגל קליטה הדמיה אופטית...

תלת ממדית ברזולוציה אופטית photoacoustic מיקרוסקופית

אנו מתארים טכניקה חדשה המבוסס על אולטרסאונד וקטור רקמת דופלר הדמיה כדי למדוד את מהירות התכווצות שרירים, מתח ושיעור זן עם רזולוציה של זמן משנה אלפית השנייה במהלך פעילות דינמית. גישה זו מספקת מדידות משלימות של תפקוד שרירים דינמי ויכולה להוביל להבנה טובה יותר של מנגנוני מחלות שרירים.

יישום רומן של השלד והשרירים אולטראסאונד הדמיה

אנו מספקים כאן תיאור מפורט של פרוטוקול הניסוי להדמיה עם מערכת אופטואקוסטית (פוטו-אקוסטית) שפותחה לאחרונה להדמיה פונקציונלית ומולקולרית תלת מימדית בזמן אמת. הביצועים העוצמתיים והרבגוניות המוכחים עשויים להגדיר תחומי יישום חדשים של הטכנולוגיה האופטואקוסטית במחקר פרה-קליני ובפרקטיקה הקלינית.

יוניברסל כף היד תלת ממדי Optoacoustic הדמיה בדיקה לרקמות עמוקות אנגיוגרפיה אדם ופונקציונליים פרה-קליניים מחקרים בזמן אמת

כאן ברזולוציה אקוסטית להחלפה (AR) ו רזולוציה אופטי (OR) מיקרוסקופית photacoustic (AR-OR-PAM) מערכת המסוגלת הן הדמיה ברזולוציה גבוהה בעומק רדודים ברזולוציה נמוכה הדמיה רקמה עמוקה על אותו מדגם in vivo הוא הפגינו.

רזולוציה אקוסטית ואופטית למיקרוסקופיה פוטוקוסטית עבור<em&gt; בויבו</em&gt; בעלי חיים קטנים דם Vasculature הדמיה

Photoacoustic כף יד קליני מערכת הדמיה תודגמנה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים.

כף יד Photoacoustic קליניים מערכת הדמיה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים

ויזואליזציה מדויק ויעיל של מכשור רפואי פולשני חשוב מאוד הליכים פולשנית מונחה אולטרה סאונד רבים. כאן, מוצגת שיטת המיקום המרחבי של קצה המחט ביחס החללית אולטרסאונד הדמיה ביצעה התאמה לשפות אחרות.

מחט אולטרה סאונד תלת מימדי עצה מעקב עם מקלט אולטרסאונד סיבים אופטיים

בעוצמה נמוכה פעמו אולטרסאונד גירוי (LIPUS) הוא מודאליות עבור גירוי מכני לא פולשנית של תאים אנדוגני או מהונדסים עם רזולוציה גבוהה של יכולות. מאמר זה מתאר כיצד ליישם את LIPUS כדי במיקרוסקופ epi-זריחה וכיצד למזער את אי התאמה של עכבה אקוסטיים לאורך השביל אולטרסאונד כדי למנוע חפצי מכני לא רצויים.

ריבוב ממוקד אולטרסאונד גירוי עם מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית

פרוטוקול זה מראה כיצד ליישם הדמיית דופלר אולטרה מהיר כדי לכמת את זרימת הדם. לאחר רכישה ארוכה של 1, לנסיין יש גישה לסרט של שדה הראייה המלא עם ערכי מהירות צירית עבור כל פיקסל בכל ≈0.3 אלפיות השנייה (בהתאם לזמן האולטרסאונד של הטיסה).

הדמיית זרימת דם עם דופלר אולטרה מהיר

אנו מדווחים על פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות/אדנקסל. הפרוטוקול עשוי להיות בעל ערך למחקרי הדמיה פוטואקוסטית תרגומית אחרים, במיוחד אלה המשתמשים במערכי אולטרסאונד מסחריים לזיהוי אותות פוטואקוסטיים ואלגוריתמים סטנדרטיים ליצירת אלומות השהיה וסכום להדמיה.

פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות

ניתן להעריך את עובי הסרעפת ותפקודה אצל אנשים בריאים וחולים במצב קריטי באמצעות אולטרסאונד נקודתי. טכניקה זו מציעה שיטה מדויקת, ניתנת לשחזור, ישימה ונסבלת היטב להערכת מבנה ותפקוד הסרעפת.

מדידת עובי הסרעפת ותפקודה באמצעות אולטרסאונד נקודתי

חקור גלאי אולטראסאונד אופטי מבוסס PI FBG עם אינטרפרומטריה פולסית להדמיה רפואית. השיטה מספקת רגישות גבוהה ועמידות בפני הפרעות מכניות בסביבה קלינית.

Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

גלה סרטונים נוספים