Wideband Detector óptico de ultra-som para aplicações Medical Imaging

Resumo

Detecção óptica de ultra-som é impraticável em muitos cenários de imagem, porque muitas vezes requer condições ambientais estáveis. Nós demonstramos uma técnica óptica para detecção de ultra-som em ambientes voláteis, com os níveis de miniaturização e sensibilidade adequada para a imagem latente optoacoustic em cenários restritivos, por exemplo, aplicações intravasculares.

Resumo

Os sensores ópticos de ultra-sons são uma alternativa promissora às técnicas piezoeléctricos, como foi recentemente demonstrado no campo da imagiologia optoacoustic. Em aplicações médicas, uma das principais limitações da tecnologia de detecção óptica é a sua susceptibilidade a condições ambientais, por exemplo, mudanças de pressão e temperatura, o que pode saturar a detecção. Além disso, o ambiente clínico, muitas vezes impõe limites rigorosos sobre o tamanho ea robustez do sensor. Neste trabalho, a combinação de interferometria de pulso e de detecção óptica à base de fibras é demonstrada para a detecção de ultra-sons. Interferometria de impulsos permite que o desempenho robusto do sistema de leitura, na presença de variações rápidas nas condições ambientais, ao passo que o uso de tecnologia de tudo fibra leva a um elemento sensor flexível mecanicamente compatível com altamente exigentes aplicações médicas, tais como a imagem intravascular. A fim de conseguir um curto comprimento do sensor, umafibra de fase pi deslocado Bragg é utilizado, o qual actua como um ressonador prendendo luz ao longo de um comprimento útil de 350 m. Para permitir que a largura de banda alta, o sensor é utilizado para a detecção de costado de ultra-som, que é altamente benéfica em geometrias de imagiologia, tais como imagiologia circunferenciais intravascular. Uma estrutura de imagem optoacoustic é utilizado para determinar a resposta do sensor às fontes pontuais acústicos em diferentes posições.

Introdução

Detectores de ultra-sons desempenham um papel chave em muitas aplicações de imagiologia. Convencionalmente, o ultra-som é detectada por transdutores piezelétricos, que transformam ondas de pressão em sinais de tensão ^1. Na imagem optoacoustic, ultra-som é gerado através de um processo de expansão térmica, iluminando o objeto com alta potência de luz modulada ^2-6. Apesar de transdutores piezoelétricos são o método de escolha em aplicações optoacoustic, seu uso muitas vezes dificulta a miniaturização principalmente porque transdutores piezoelétricos miniaturizados são frequentemente caracterizados por baixa sensibilidade. Além disso, como transdut....

Protocolo

1. Optoacoustic Caracterização do detector π-FBG

1. Preparação de uma esfera microscópica suspensas em agar:
   1. Mistura em pó de ágar (1,3% em peso) com água destilada num copo de vidro. Use uma placa quente dispositivo magnético-agitador para aquecer a solução até à temperatura de ebulição estreita e dissolve-se o pó de agar, até a solução se tornar límpida e livre de bolhas de ar. Alternativamente, a solução de agar podem ser aquecido utilizando um forno de microondas convencional, com agitação realizada manualmente, utilizando uma vareta de vidro. Despeje a solução quente em um molde de plástico, por exemplo, seringa com a ponta cortada.

Resultados

As Figuras 4a e 4b mostram, respectivamente, os sinais e os seus espectros correspondente da esfera microscópica, a uma distância de 1 mm a partir da fibra para três deslocamentos do centro do π-FBG. Os deslocamentos são indicados na direcção z, conforme ilustrado na Figura 3. Claramente, a sensibilidade do detector óptico de ultra-som de alta frequência (f> 6 MHz) é anisotrópica e é mais elevado quando o centro do π-FBG é directamente acima da esfera microscópica . .......

Discussão

Em conclusão, um novo método para a detecção óptica de ultra-som é introduzida, que se baseia numa combinação de um π-FBG e pulso interferometria. A técnica é especialmente adequado para aplicações de imagem optoacoustic devido à transparência do elemento sensor, que permite padrões de iluminação objeto quase arbitrárias. Em contraste, detectores de ultra-som piezoelétrico com base padrão são opacas e, assim, bloquear alguns dos caminhos ópticos ao objeto fotografado, levando a configurações de imagem volumosos. O detec.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
π-FBG	Teraxion Inc.		Dispositivo feito sob medida
Esferas microscópicas	Cospheric LLC	BKPMS 90-106um- 10g	100 µ m microesferas de polietileno
Laser de pulso de femto de segundo usado para interrogatório	Menlo Systems GmbH	T-Light Filtro óptico a laser
	Optoplex Corporation	Filtro óptico sintonizável de 2 portas (50 GHz)
Amplificador óptico	Amonics	AEDFA-PM-PA-35-B-FC	Benchtop 35dB Gain Pre Amp Polarization Maintaining EDFA
Acoplador 50/50	OZ-Optics	FUSED-22-1550-8/125-50/ 50-3S3S3S3S-3-0.5-PM	Divisor de fibra fundido 2 x 2 com 0,5 metro de comprimento, 3 mm OD PVC revestido 1,550 nm 8/125μ Tranças de fibra PM , taxa de divisão 50/50 nos eixos lentos das fibras PM e com conectores super FC/PC em todas as portas .
Suporte de fibra	Thorlabs	T711/M-250	Métrico, Grampo de Fibra Pós-Montável, 250 µ m
Ágar para microbiologia	Sigma Aldrich	05039-500G
Laser de pulso de nanossegundos usado para gerar os sinais optoacústicos	Opotek	VIBRANT Arrow 532 tipo I
Haste de grafite	Faber-Castell	120700	Faber-Castell Lápis Leads - 0,7 mm

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