Nakagami-m parametric imaging for characterization of thermal coagulation and cavitation erosion induced by HIFU

Nowadays, both thermal and mechanical ablation techniques of HIFU associated with cavitation have been developed for noninvasive treatment. A specific challenge for the successful clinical implementation of HIFU is to achieve real-time imaging for the evaluation and determination of therapy outcomes such as necrosis or homogenization. Ultrasound Nakagami-m parametric imaging highlights the degrading shadowing effects of bubbles and can be used for tissue characterization. The aim of this study is to investigate the performance of Nakagami-m parametric imaging for evaluating and differentiating thermal coagulation and cavitation erosion induced by HIFU. Lesions were induced in basic bovine serum albumin (BSA) phantoms and ex vivo porcine livers using a 1.6 MHz single-element transducer. Thermal and mechanical lesions induced by two types of HIFU sequences respectively were evaluated using Nakagami-m parametric imaging and ultrasound B-mode imaging. The lesion sizes estimated using Nakagami-m parametric imaging technique were all closer to the actual sizes than those of B-mode imaging. The p-value obtained from the t-test between the mean m values of thermal coagulation and cavitation erosion was smaller than 0.05, demonstrating that the m values of thermal lesions were significantly different from that of mechanical lesions, which was confirmed by ex vivo experiments and histologic examination showed that different changes result from HIFU exposure, one of tissue dehydration resulting from the thermal effect, and the other of tissue homogenate resulting from mechanical effect. This study demonstrated that Nakagami-m parametric imaging is a potential real-time imaging technique for evaluating and differentiating thermal coagulation and cavitation erosion.     

光学成像在疾病诊断中的应用

当前，医生们利用各种成像技术与疾病进行斗争，其中光学成像技术是获得高分辨率图像的新方法，其原理是每种生物介质具有各自特有的光谱特性，可赖以区分病变组织和正常组织，或对潜在问题准确定位。而光学相干层析则是最精确的光学成像技术，可提供１０～２０μｍ量级的高分辨率及比迄今为止任何其他技术都高的灵敏度。本文着重讨论光学相干层析术的基本原理及目前发展状况     

水平场景无畸变折反射全景成像系统透镜畸变的消除

采用短焦距透镜设计水平场景无畸变折反射全景成像系统,会使系统更加小型化,然而短焦距透镜的畸变会对系统成像产生影响。为此建立了具有径向畸变的相机模型;根据这一相机模型,研究了采用短焦距摄像头的水平场景无畸变折反射全景成像系统中,透镜畸变对系统成像的影响,结果表明短焦距透镜的畸变会对系统成像产生严重影响;为了消除透镜畸变的影响,对反射镜的设计进行了改进,在反射镜面形微分方程中包含了透镜畸变消除的参量;按新的方法,设计了一套由短焦距摄像头组成的水平场景无畸变折反射全景成像系统。     

高光谱成像用高帧频CMOS图像传感器北大核心

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求,设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管,读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片,为了抑制光电二极管的光谱干涉效应,后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺,并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期,成像效果良好,像素具备积分可调和全局快门功能,最终实现的像素规模为512×256,像元尺寸为30μm×30μm,最大满阱电子为400 ke^(-),FPN小于0.2%,动态范围为72 dB,帧频为450 f/s,相邻10 nm波段范围内量子效率相差小于10%,可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。     

基于椭圆斑点序列图像估测清晰成像的方法

采用透镜成像的单目视觉测量模型进行位移测量时,需要知道清晰成像斑点的中心坐标.当物体发生位移时,为了获取清晰成像斑点,需要调整透镜位置,使其服从透镜成像规律.但是由于透镜制造缺陷,其焦点不是理想的一个点,而是一段小区域,当成像接近清晰时,通过微动调整透镜位置,成像清晰程度基本不变,这就是成像的不敏感区域,又称死区,因此...     

被动毫米波焦面阵成像技术

以安全检查为背景,研究了近距离被动毫米波焦面阵成像的关键技术.其中包括采用基模高斯波束法结合几何光学法分析系统准光路;设计多波束宽角扫描透镜天线;提出一种新型结构的介质棒天线,该天线易于排成紧密阵列且能够为透镜提供良好的照射;研制工作于Ka频段的高灵敏度、小型化直接检波式辐射计等.给出了20通道被动毫米波焦面阵成像系统...     

交互式幻影成像系统研制

为实现交互式幻影成像系统,设计了270°和360°幻影成像主体支架.针对幻影成像只能播放固定视频的行业缺陷,设计了交互式幻影成像软件插件.经实际应用,270°和360°幻影成像主体支架即可播放传统视频又能实现实时人机交互的幻影成像应用.     

干涉式被动亚毫米波成像系统

干涉式辐射计通过多通道间的相关运算得到被动亮温图像。对于亚毫米波段(submillimeter-wave, SMMW)相关运算对硬件系统的精度与相位稳定性提出了很高的要求。本文中,通过特殊设计的高精度SMMW器件,实现了一套基于二单元干涉仪的干涉式辐射计系统。针对该系统的自身特点,作者提出了点源目标响应定标方法来降低系统误差。系统完成后,分别进行了干涉条纹实验和点源目标成像实验。经测试,系统的线性相位误差小于2°,角分辨率优于0.57°。系统实测性能和理论分析结果一致。以上研究为今后设计高分辨率亚毫米波干涉式成像辐射计提供了重要的参考价值。     

基于飞秒激光成丝的太赫兹成像

太赫兹成像作为太赫兹应用的关键技术之一,在安检、无损检测等方面有着广阔的前景。本文采用飞秒激光成丝产生太赫兹波,对掩膜板扫描成像,实现了约100 μm成像分辨率(峰值频率0.51 THz);研究了等离子体丝不同截断位置对太赫兹波产生的影响;通过特征提取,对比了不同时域、频域特征分析下的成像结果。结果显示:积分能量成像方法可以实现最优的成像效果。     

机载多光谱扫描仪的光谱定标

介绍了机载多光谱扫描仪光谱定标的原理、装置及实验方法,并给出了部分结果与讨论.