光声成像的未来

1 光学成像的动机及其面临的挑战 目前已经有很多不同的医学成像技术。第一个技术是X射线成像,它是最早的医学成像。伦琴在1895年发现了X射线,从而诞生了医学成像这个新的领域。第二个技术是20世纪70年代发明的X射线CT,也就是计算层析成像。之后是超声成像,它历史悠久,在二战期间就已经开始发展,但没有用于医学,它的前身被称为“声纳”。较新的技术是核磁共振,它发明于20世纪70年代。相比其他成像方法,MRI（核磁共振成像）能进行功能成像,比结构成像进了一大步。     

多模态光声分子成像进展*

现代的各种医学影像术,如射线成像、CT、正电子发射(PET)、磁共振(MR)、超声(US)、荧光(FL)等都各具特色,并成功地应用于多种疾病的诊疗。但每种影像术都不能对生物组织做出完整的描述。由若干个成像技术组成的多模态成像技术,是获得组织更多信息的有效途径。光声(PA)成像是能提供组织的成分和功能信息的新成像技术。它不仅灵敏,可以对较深层的组织进行实时、快速、安全的成像,而且可以利用光声光热造影剂实施非侵入的光热靶向治疗。因此,与光声成像相结合的多模态分子成像是实现精准诊疗的重要技术途径。该文以手持US-PA探头的双模态成像系统,直径为1 mm的血管內窥镜US-PA成像系统,可同时用于术前和术中的US-PA-FL三模态成像系统,以及采用外磁场可操控的磁共振-光声光热分子造影剂、进行MR-PA成像引导的光热治疗技术为例,对多模态光声分子成像系统在医学诊断、手术和光热治疗方面的进展做简单介绍。     

医学超声诊断的发展趋势

近年来医学超声诊断的临床应用发展迅速,许多新的方法在临床得到运用。本文介绍几项主要的新技术,包括介入诊断与治疗、非线性成像、功能性成像、多维成像、血管诊断和事后图像分析等方面。     

医学超声研究的一些新进展

1991年12月在美国奥兰多(Orlando)召开的IEEE1991超声年会上有许多医学超声方面的研究报告,反映了当前医学超声研究的一些发展,本文选择几个方面的内容作一介绍。 一、超声背散射显微镜 目前常用的B型超声诊断仪使用的超声频率是3—10MHz,相应的分辨率是毫米级的。近年来许多研究单位研究开发20MHz以上直到100MHz的B型成像系统,其分辨率可达到20μm。由于人体组织     

哺乳动物组织的超声性质研究进展

在医学超声和超声生物物理学的发展与推动下,有关哺乳动物组织超声性质的研究变得非常重要。所谓超声性质主要是指超声传播衰减、速度及非线性现象等。近一、二十年来,建立并使用了多种实验方法,对哺乳动物组织的超声衰减和传播速度进行了大量测试和研究工作。 本文将介绍有关哺乳动物组织超声衰减和传播速度迄今所获得的系统而有意义的研究数据,并逐一地讨论这些参量与组织的主要组份——水、胶原、脂肪及总蛋白含量之间的定量关系,以及它们在超声诊断技术中的重要意义。     

高场超导MRI系统铁磁屏蔽的几何优化

磁共振成像（MRI）系统是一种重要的医学影像诊断设备,它根据核磁共振原理对处于静磁场中的人体器官进行成像,具有清晰度高和任意层面成像等优点,在医学检查和诊断方面有着重要的作用,与低场MRI相比,高场MRI系统可提高质子的磁化率,增加图像的信噪比,缩短MRI信号采集时间,从而使脑功能成像的信号变化更为明显;但是较高的背景...     

核磁共振成像的现状和展望

在诊断医学成像和生物化学研究中,业已取得的重大突破之一是核磁共振成像。本文讨论了核磁共振成像的兴起原因、基本原理、现有仪器和发展趋势。     

基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术

超声/光声双模态成像技术因其同时兼具超声的高分辨率结构成像和光声的高对比度功能成像优势,极大地推动了光声成像技术的临床应用推广.传统超声/光声双模态成像技术多基于超声成像所用阵列探头同时收集光声信号,系统结构紧凑且无需图像配准,操作便捷.但该类设备使用阵列探头和多通道数据采集,使得其成本较高;且成像结果易受通道一致性差异影响.本文提出了一种基于声学扫描振镜的超声/光声双模态成像技术,该技术采用单个超声换能器结合一维声学扫描振镜进行快速声束扫描,实现超声/光声双模态成像,是一种小型化、低成本的双模态快速成像技术.本文开展了系列仿体和活体成像研究,实验结果表明:系统有效成像范围为15.6 mm,超声和光声成像B扫描速度分别为1.0 s^–1和0.1 s^–1 (光声成像速度主要受制于脉冲激光器重复频率).基于本文所提技术研究,有助于进一步推动超声/光声双模态成像技术的临床转化和普及;也为基于超声信号检测的多模态成像技术提供了一种低成本、小型化和快速声信号检测的参考方案.     

自建光声超声双模态成像系统的肿瘤成像分析

现有B超成像可以提供基于声阻抗差异的组织解剖结构信息,而近年来研究发现,光声成像可以提供标记组织成分的分布和功能信息。本文基于商用B超仪和脉冲激光系统建立了光声超声双模态成像系统,实现了超声组织结构成像和光声生物功能的同时成像。首先基于血红蛋白在某些波段的较强吸光性,实现了肿瘤内部组织血管灌注图像;其次用链接有靶向抗体的纳米颗粒作为靶向光声造影剂,对恶性肿瘤边缘和内部的血管以及血管附近的肿瘤组织进行了成像。最终,通过超声和光声的融合图像提供的肿瘤结构信息与光声图像提供的肿瘤功能信息,可以准确识别肿瘤组织。     

中国物理学会举办“物理学在医学中应用”讲习班

为贯彻科学技术为国民经济建设服务的方针,中国物理学会普及工作委员会于1984年2月9日至16日在北京举办了“物理学在医学中应用”讲习班.来自全国各省、市、自治区的70名医科院校教师及医务工作者参加了学习.这次讲习班的主要内容有: 1.生物磁学及其在医学中应用; 2.同位素在医学中应用; 3.快中子治癌; 4.正电子发射型断层像机; 5.低温在医学中应用; 6.核磁共振成象在医学中应用; 7.激光在生物学和医学中应用; 8.激光在眼科肿瘤中的应用; 9.可听声与耳科疾病; 10.超声检查和诊断; 11.超声显示和成像. 讲习班期间,学员们还参观了核磁共振、激…     

压缩感知在合成发射孔径医学超声成像中的应用

为了解决合成发射孔径技术在医学超声成像实现中面临的数据量大及接收通道多的问题,提出一种超声成像系统频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法。首先对超声系统频率域稀疏性模型进行了验证;然后根据稀疏性模型利用压缩感知理论对回波信号进行压缩采样,并使用最优化方法完成回波信号重建;最终通过合成发射孔径技术完成超声成像。针对医学成像中常用的点目标及模拟胎儿目标进行成像仿真实验,对重建图像在均方误差、分辨率及成像质量等方面与常规成像结果对比分析。实验结果表明在保证成像质量的同时,仅使用30%原始数据量及50%总接收通道数目可完成成像;频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法可以大幅度减少合成发射孔径成像所需数据量及接收通道数,极大地降低了系统复杂度。      

皮肤声表面波成像用于诊断

传统的医学声成像都是利用MHz级的超声纵波模式,它在临床上可以探测到人休20cm深度以内的病变情况。 近年来苏联Sarvazyan教授及其合作者研制了一种人体表面声波成像仪,在临床试用上获得成功,引起了医学界的重视。 已知、多数皮肤病都伴随发生皮肤力学性质的变化;此外医学上还发现,若干内脏器官的病变也与皮肤结构状态密切相关,而皮肤的结构及其力学性质是可以用声表面波来检测的。     

非线性声参量成像及其在医学诊断中应用

本文介绍了我们对于反射模式非线性参量B／A的成像技术的研究结果，包括：(1)基于二次谐波的非线性参量层析成像(2)基于参量阵差频波的非线性参量层析成像(3)非线性参量的等深度C-扫成像。利用这三种成像方法对多种生物组织，特别对正常和病变的生物组织进行非线性参量成像。结果表明，非线性声参量成像可以比线性声参量更容易地判别生物组织的病理状态，从而展示了它在医学超声诊断中的应用前景。     

数字式X射线辐射扫描成像系统及其应用

数字化图像具有非常突出的优点和广泛的应用,而Ｘ射线成像在医学诊断和工业无损检测等领域占据非常重要的地位,因此Ｘ射线成像的数字化必将成为一种趋势。文章介绍了数字式Ｘ射线辐射扫描成像的特点、原理及其应用前景。采用气体电离室探测器阵列完成了３２路数字式Ｘ射线辐射扫描成像装置系统,其空间分辨率达到０．５ｍｍ,并且获得了比较满意的Ｘ射线图像效果。     

《超声诊断设备原理与设计》评介

近二十年来，由于高科技向医学领域的渗透，超声诊断设备的水平达到了一个新的高度．无论在数量、品种以及临床应用的普及程度方面，超声诊断设备已在当代四大医学影像设备中居于领先地位．在我国，超声诊断设备的发展也是十分迅速的，已经有了一支生产、研制、检测和维修从简易到高档复杂的超声诊断设备的壮大的队伍，不少高等院校也相继设立了相关的专业，培养出不少专业人材．在这种情况下，出版一部全面详尽地论述超声诊断设备的物理与技术基础及最新技术发展的著作对我国医学超声事业的发展，医用超声技术水平的提高及专业入村的培养就…     

基于长焦区聚焦换能器的扫描光声乳腺成像技术

报道了一种利用长焦区聚焦超声换能器检测光声信号的扫描光声乳腺成像系统.通过增加聚焦换能器焦区的长度,该技术可以快速实现对大块组织(如乳腺)的光声成像.测试结果表明,该实验系统能够对大块模拟样品中吸收体的位置、尺寸以及光能量吸收情况实现较为准确的成像.另外,实验中,该系统还可便捷地与传统的超声技术相结合,从而实现多模式复合的乳腺癌诊断.初步结果显示了该技术路线在乳腺癌早期诊断应用上的前景. 关键词： 乳腺癌诊断 光声成像 扫描光声层析术 脉冲回波法     

新型纳米冷阴极平板X射线源和高灵敏度探测器件及其CT图像重建方法研究

正项目负责人:陈军牵头承担单位:中山大学参与单位:国家纳米科学中心,西安交通大学,南方医科大学项目性质:国家重点研发计划项目:纳米科技重点专项项目编号:2016YFA0202000项目说明:X射线成像在医学、安检、无损检测、工业探伤等领域应用广泛。在医学领域中,CT等X射线成像系统在疾病诊断方面起着至关重要的角色。X射线源和探测器是X射线成像系统的最核心器件。尽管X射线探测已经开始了从胶片到数字技术的转变,X射线源技术百年来却一直没有突破。为了实现     

厚度模压电超声换能器无源声学材料研究进展*

厚度模压电超声换能器作为超声波发射、接收以及电信号间转换的载体,是超声成像与检测系统的核心器件,一般由压电层、匹配层和背衬层3部分组成。超声换能器的性能一定程度上决定着整体超声设备的性能,影响了其在工业、医学、军事等领域的应用。该换能器的关键性能指标(带宽、灵敏度)除了受到压电层的影响,还与匹配层、背衬层等无源声学材料的设计密切相关。该文综述了近年来厚度模压电超声换能器无源声学材料(匹配层、背衬层和声透镜)的研究进展,提出了当前该类材料面临的难题和解决途径,并对其未来发展方向进行了展望。     

核医学的最新发展动向

核医学的广义定义为核技术(包括核射线及加速器等)在医学上的应用。狭义的来讲也就是一般医院中的核医学科所包括的内容为放射性核素(不包括封闭性放射源)在医学诊断、治疗及研究中的应用。核医学的发展是与核技术的成就分不开的。几乎核技术的所有重大突破和成就都设法迅速地用于医学。如1895年伦琴发现x 射线以后,很快地就用于人体疾病的诊断。1898年居里夫妇发现了镭以后很快地就用它治疗疾病。回旋加速器、核反应堆发明以后,人工放射性核索即开始广泛地在医学中应用。近年来,随着x 线CT、ECT 的发展,核磁共振(NMR)结合了前两种方法的优点,已成功的用于人体的断层显像。     

超声医学

超声波既是一种波动又是一种能量形式．利用这些性质发展了超声诊断和超声医疗．超声诊断和超声医疗以及超声在医学中的其他应用构成了内容极为新颖、丰富的超声医学．