CN117017280A - 基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 - Google Patents
基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117017280A CN117017280A CN202310910639.2A CN202310910639A CN117017280A CN 117017280 A CN117017280 A CN 117017280A CN 202310910639 A CN202310910639 A CN 202310910639A CN 117017280 A CN117017280 A CN 117017280A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- near infrared
- photoacoustic
- ultrasound
- blood
- wearable flexible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 21
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 claims abstract description 44
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 36
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 28
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 28
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 27
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims description 27
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 14
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 13
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 11
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 8
- INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-7-methyl-1h-1,8-naphthyridin-4-one Chemical compound N=1C2=NC(C)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CO1 INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 claims description 7
- 108010002255 deoxyhemoglobin Proteins 0.000 claims description 7
- 210000002302 brachial artery Anatomy 0.000 claims description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 6
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 3
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 claims description 3
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 claims description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000010496 Heart Arrest Diseases 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 108010061951 Methemoglobin Proteins 0.000 description 1
- 208000024770 Thyroid neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 230000003836 peripheral circulation Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000002106 pulse oximetry Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 description 1
- 206010039073 rheumatoid arthritis Diseases 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 201000002510 thyroid cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0093—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
- A61B5/0095—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
- A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本发明公开了基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法,包括:笔型激光器,所述笔型激光器用于产生激光光源;可穿戴柔性近红外透明超声换能器,所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器用于传输超声信号或用于接收并传输当笔型激光器照射血管时,产生的光声信号。本发明光声/超声双模态成像***的整体结构紧凑,实现了便捷、实时、连续动态检测胸部中心血管的重要生理参数。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴柔性近红外透明超声换能器技术领域,更具体的说是涉及基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法。
背景技术
氧气是维持机体正常代谢和生命活动所必需的气体。血液携带氧气在心血管***内循环流动,实现全身细胞新陈代谢所需物质的运输。血氧饱和度和血流动力学是评估人体组织代谢和功能的重要生理参数,可作为疾病诊断和进展的关键预测因素。
目前血氧饱和度的检测技术主要包括侵入性的血气分析和非侵入性的脉搏血氧测定。然而,血气分析的操作专业性较强,可能引发局部感染,并且无法提供实时连续的检测信息。利用纯光学成像原理的脉搏血氧仪虽可提供安全、有效和连续的动态检测,但其缺乏空间分辨率,成像深度也非常有限。临床中血流动力学的检测主要基于超声成像技术,血管超声可以通过彩色多普勒血流成像、造影剂、构建三维血管成像等技术,精准反映动静脉的血管解剖结构和关键的血流动力学信息。
光声成像是结合高对比度光学成像和深穿透性声学成像优点的新型成像技术,不仅能够提供可视化脉管***的解剖结构,还能够以血液氧合、血流和温度的形式提供功能信息和动力学信号。而且基于光声成像检测的超声换能器阵列能够与超声回波信号相结合,用于光声模态与成熟超声技术的集成,以促进图像后处理的双模态成像,获得更具参考价值的结果。随着手持式光声/超声双模态成像***临床转化研究的发展,目前已在甲状腺癌、乳腺癌、血氧饱和度及类风湿关节炎等疾病中首先进行了双模态成像的尝试。但当前已知的双模态成像***,体积仍较大,无法提供实时、连续的动态图像。
此外,基于血液的重新分布和氧气储存及其在心脏的远端位置,指尖、手腕和手臂等外周循环对呼吸心跳骤停和急性缺血缺氧等事件的反应比中心血管部位要慢,故基于胸部中心血管以检测血氧饱和度、血流动力学等信号的方法可能是一项具备发展前景的技术。虽然此方法存在如呼吸伪影和胸骨灌注不良等问题,且基于胸部的检测设备尚未得到严格验证,但已有临床研究评估表明,基于胸部的心率、呼吸频率和血氧饱和度的检测是可行的。因此,探索一种基于胸部的可检测中心血管血氧饱和度和血流动力学信号的新型可穿戴柔性近红外透明光声/超声双模态成像***,以满足便捷、快速、实时连续的动态检测需求,为个体化诊疗提供更多可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法,以期解决背景技术中的技术问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,包括:
笔型激光器,所述笔型激光器用于产生激光光源;
可穿戴柔性近红外透明超声换能器,所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器用于传输超声信号或用于接收并传输当笔型激光器照射血管时,产生的光声信号。
在一些实施例中,所述笔型激光器包括:
外壳,所述外壳内设有安装腔;
高效激光二极管阵列,所述高效激光二极管阵列位于所述安装腔内;
激光驱动器,所述激光驱动器位于所述安装腔内,设置在高效激光二极管阵列的顶部;
柱面透镜,所述柱面透镜位于所述安装腔内,设置在高效激光二极管阵列的底部;
衍射光学元件,所述衍射光学元件位于所述安装腔内,激光驱动器、高效激光二极管阵列、柱面透镜和衍射光学元件通过基板相连接;
触发器,所述触发器的一端与激光驱动器连接,触发器的另一端与外壳连接;
圆形玻璃,设置在所述外壳的头部。
在一些实施例中,聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基板、多个微型刚性CMUT元件、蛇形银纳米线电极和与外部连接的电极,多个微型刚性CMUT元件并联设置,基于银纳米线电极相互连接组成蛇形互连线路,微型刚性CMUT元件、蛇形银纳米线电极和与外部连接的电极共同封装于PDMS柔性基板中。
在一些实施例中,所述微型刚性CMUT元件由氧化铟锡(ITO)顶部电极、振动膜、具有真空腔的电容器板结构、ITO底部电极和基底组成;其中,所述顶部电极固定在振动膜的上表面,所述具有真空腔的电容器板结构贴合在振动膜的下表面;所述ITO底部电极贴合在具有真空腔的电容器板结构的下部,所述基底贴合在ITO底部电极的下部;所述振动膜为氮化硅振动膜,所述基底为硅晶基底。
在一些实施例中,所述具有真空腔的电容器板结构包括若干块绝缘体BCB,其中,两块分布在侧部的绝缘体苯丙环丁烯(BCB)以及分布在底部的绝缘体BCB与振动膜组成密封真空腔;所述具有真空腔的电容器板结构由若干块绝缘体BCB、振动膜和真空腔构成。
本实施例还提供了一种基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,基于所述的***实现,包括以下步骤:
利用笔型激光器发射近红外激光束照射胸部中心血管产生光声信号;
调整超声扫描仪参数切换至光声成像模式;
贴合于胸部的可穿戴柔性近红外透明超声换能器接收所述光声信号;
利用图像重建算法构建血红蛋白的光吸收分布图,根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度;
将超声扫描仪切换至超声成像模式;
通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器发射脉冲超声波检测胸部中心血管,并同时接收反射体的回声信号;
利用图像重建算法显示出胸部中心血管的B型灰阶模式图像;基于胸部中心血管的B型灰阶模式图像计算血流在血管内的血压;通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布。
在一些实施例中,所述近红外激光束的波长为900~1100nm。
在一些实施例中,所述根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度包括:
在波长λ1和λ2满足预设条件下,吸收系数μλ可通过公式(1)和(2)计算得出:
其中,CHb和CHbO2分别表示是脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的含量;和/>分别代表脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白在波长λ1和λ2的消光系数;
血氧饱和度SaO2可通过公式(3)、(4)和(5)计算得出:
在一些实施例中,所述于胸部中心血管的B型灰阶模式图像计算血流在血管内的血压包括:
血压波形(pr(t))可以根据血管直径波形通过公式(6)计算得出:
prd是通过袖带血压计测量的肱动脉舒张压;ard是动脉舒张期的横截面;
α是血管的刚性系数,可以通过公式(7)计算得出:
Prs是通过商用袖带血压计测量的肱动脉收缩压;ars是动脉收缩期的横截面;
ar(t)可通过公式(8)计算得出:
D(t)是通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器测量的血管直径波形。
在一些实施例中,通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布,包括:
通过多普勒效应探测流动的血液信息,采用多声束进行快速采样,将所获得的多普勒信息进行相位检测、自相关处理、彩色编码,以不同的颜色标识血流方向,彩色亮度显示速度的高低,并且将其叠加于B型灰阶超声图像上,获得血流在血管内的空间分布和流速信息;
动脉血管的血流速度(v)可利用多普勒原理通过公式(9)计算得出:
C是声速,即超声波在软组织中的传播速度;f0是发射频率;fd是多普勒频移,即接收频率和发射频率的差值;θ是多普勒角度,即超声束与血流运动方向之间的夹角。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是:
(1)鉴于笔型激光器发射的近红外波长能够穿透长达数厘米的深度,突破了光学成像穿透深度的限制,可实现对胸部中心血管血氧饱和度实时的动态检测。
(2)可穿戴柔性近红外透明超声换能器薄而轻且结构紧凑,能够紧密贴合于胸部皮肤,适应接触界面的任意形状,且可以自行对准目标界面,以满足连续检测的临床需求。
(3)光源与超声换能器的集成,不仅免去了光源管理,还可以大幅减小整体尺寸方便扫描,并且显著减少扫描时间。
(4)本发明光声/超声双模态成像***的整体结构紧凑,实现了便捷、实时、连续动态检测胸部中心血管的重要生理参数。
附图说明
图1为实施例中笔型激光器的结构示意图。
图2为实施例中可穿戴柔性近红外透明超声换能器的结构示意图。
图3为实施例中刚性CMUT的结构示意图。
图4为实施例中是光声/超声双模态成像***工作原理示意图.
图5是光声/超声双模态成像***检测胸部中心血管的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请的优选实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以使固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或显示不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示固有的其它步骤或单元。
以下将结合图1-5,对本申请实施例所涉及的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***进行详细说明。值得注意的是,以下实施例,仅仅用于解释本申请,并不构成对本申请的限定。
实施例1:
如图1-5所示,基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,包括:笔型激光器1,可穿戴柔性近红外透明超声换能器2,所述笔型激光器用于产生激光光源;所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器用于传输超声信号或用于接收并传输当笔型激光器照射血管3时,产生的光声信号。
所述笔型激光器通过外部触发器实现了自由控制激光的发射,与超声换能器集成并应用于光声成像***时,这确保了近红外光照射与光声信号接收的同步进行,从而实现深部组织的连续、实时和动态检测。
笔型激光器可通过控制与外部相连接的触发器11来启动激光驱动器12,从而驱动高效二极管阵列13发射激光束,使近红外激光照射深部组织的过程能够被自由控制。当笔型激光器与超声换能器集成并应用于光声成像***时,这对于激光照射和光声信号接收的同步进行至关重要。
笔型激光器的三维视图呈现圆柱体结构,圆柱体的长为12cm,底面直径为3cm。位于笔型激光器内部中央的主体部件是高效激光二极管阵列,位于其顶部和底部的分别是激光驱动器和柱面透镜。激光驱动器、高效激光二极管阵列、柱面透镜14和衍射光学元件15通过基板相连接。激光驱动器的顶部与触发器的一端连接,触发器的另一端与圆柱体外壳的尾部连接,以通过外部的开关按钮实现自由控制激光发射,以满足光声成像的基本条件。圆形玻璃17构成圆柱体外壳的头部,外壳16是铝制的,具备冷却功能,以限制热量增加。
通过按压连接笔型激光器尾部的触发器,能够启动与触发器另一端相连的激光驱动器,从而驱动由基板连接的高效激光二极管阵列发射近红外激光束。此时的发光激光束质量较差,发散非常明显,故需要光学***实现准直和重新塑造激光束,以最大限度减少能量的损失,并确保以所需的激光束轮廓照亮深部组织感兴趣的区域。发射的激光束首先通过置于高效激光二极管阵列前面的柱面透镜进行准直,以最小化光束的发散,实现光束整形。准直后的激光束经衍射光学元件进行重塑,使激光束均匀化,并以矩形形式通过笔型激光器底部的圆形玻璃照射至感兴趣的区域。
本申请提供的便携式笔型激光器结构紧凑,实现了照明***的小型化,易集成于光声成像***中。笔型激光器发射的近红外激光束穿透深度更大,利于深部组织的成像。
本申请提供的可穿戴柔性近红外透明的超声换能器,允许近红外激光束穿透进行光声/超声成像,以实现更加广泛的临床应用场景。
本发明的可穿戴柔性近红外透明超声换能器是由一系列微型CMUT刚性元件通过蛇形银纳米线路相互连接,封装于柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)所构成。它结构紧凑,允许近红外光穿透,可舒适的贴合于目标组织表面,能够传输和(或)接收超声波信号,获得连续、实时和高质量的检测图像,可应用于超声成像和光声成像***中。
所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器包括:PDMS柔性基板21、多个微型刚性CMUT元件22、蛇形银纳米线电极23和与外部连接的电极24,多个微型刚性CMUT元件并联设置,基于银纳米线电极相互连接组成蛇形互连线路,刚性CMUT元件、蛇形银纳米线电极和与外部连接的电极共同封装于PDMS柔性基板中。
所述微型刚性CMUT元件由ITO顶部电极25、振动膜26、具有真空腔的电容器板结构、ITO底部电极和基底组成;其中,所述顶部电极固定在振动膜的上表面,所述具有真空腔的电容器板结构贴合在振动膜的下表面;所述ITO底部电极贴合在具有真空腔的电容器板结构的下部,所述基底贴合在ITO底部电极29的下部;所述振动膜为氮化硅振动膜,所述基底为硅晶基底30。
所述具有真空腔的电容器板结构包括若干块绝缘体BCB,其中,两块分布在侧部的绝缘体BCB以及分布在底部的绝缘体BCB与振动膜组成密封真空腔27;所述具有真空腔的电容器板结构由若干块绝缘体BCB28、振动膜和真空腔构成。
当CMUT工作时,通常会施加直流偏置电压以使振动膜沉入真空腔内,这样振动膜的应力可增加换能器的灵敏度。在发射或传输超声波时,交流信号与施加的直流偏置电压相叠加。直流电压使顶部电极和底部电极更接近,交流电压驱动振动膜以产生超声波信号,信号的驱动频率就是超声波的传输频率。在接收超声波信号时,仅施加直流电压以保持固定电位差,入射声波可根据波的频率调制真空腔间隙的高度,以使振动膜的电容发生变化,从而产生输出电流。该输出电流被转换为电压信号,并由跨阻放大器增强,以实现信号的接收。
蛇形银纳米线电极的制造:将银纳米线与银片油墨混合,然后将混合的银纳米线/银复合油墨使用丝网印刷机在室温下基于PDMS柔性基板上进行丝网印刷。在此过程中,使用具有蛇形图案开放区域的定制屏幕作为打印模板,并将银纳米线/银复合油墨添加到定制的屏幕上。这样刮刀刮过屏幕表面时,银纳米线/银复合油墨会通过屏幕中的开放区域留在柔性基板PDMS上,从而制成蛇形图案。连接超声换能器的所有互连电极线及与外部连接的电极线,均通过上述丝网印刷技术构建。
CMUT刚性元件的制造:采用粘合剂晶圆键合工艺制备CMUT,苯丙环丁烯(BCB)是一种光敏聚合物,将其作为CMUT的粘合剂和侧壁层。CMUT封闭的真空腔结构更具优势,且在控制腔体的尺寸、形状和膜材料均匀性方面具备更好的性能。
首先准备两个晶圆,一个含有氮化硅的硅晶圆一和一个硅基底晶圆二。将晶圆片均置于过氧化氢和浓硫酸混合液中进行氧化溶解,清洗金属杂质。
在氮化硅晶圆一上使用低压化学气相沉积工艺沉积氮化硅层,以构建低应力的振动膜。使用光刻和反应离子蚀刻工艺,在光刻胶保护振动膜正面的情况下去除背面的氮化硅后,剥离正面的光刻胶,形成CMUT元件的振动膜氮化硅。
为了提高硅晶基底的光学透射率,需满足三个关键的制造步骤:(1)将硅基底晶圆二进行研磨减薄,以实现减薄硅基底厚度而减少光的吸收。(2)使用化学机械抛光工艺以实现镜面的光洁度,最大限度地减少照明过程中红外光的散射。(3)在硅基底表面添加抗反射涂层以实现更高的光学透射率。
在硅基底晶圆二上通过溅射250nm的透明导电材料氧化铟锡(ITO)层,形成ITO底部电极。然后在氢氧化铵,过氧化氢和去离子水的混合溶液中清洗,以去除任何可能的有机污染物,氨和过氧化氢可清洁附着于硅片表面的颗粒并提高其清洁度,其清洁程度会直接影响下一步的粘接效果。
为确保BCB与ITO底部电极进行适当粘合,首先将一层薄薄的AP3000粘合剂(陶氏化学)在硅基底晶圆二上以3000rpm的速度旋转涂覆30秒,然后在150℃下软烘烤60秒。这一步骤同样需要在氮化硅晶圆一上执行,以改善工艺后期粘合剂粘合步骤中的附着力。随后,将BCB以6500rpm的速度在硅基底晶圆二上旋转涂覆45秒钟,在60℃下软烘烤90秒。BCB层需暴露在紫外线下,后在50℃下烘烤固化60秒。随后,使用DS2100显影剂冲洗2分钟后旋转干燥2分钟,以定义空腔。BCB层的厚度决定了CMUT元件的间隙距离。
利用晶圆键合机通过粘合剂将氮化硅晶圆一和硅基底晶圆二粘合在一起。首先将晶圆由垫片隔开,以确保真空密封的间隙。装载晶圆后,将腔室泵调低至0.5mTorr,移除垫片,允许两晶圆之间相互接触,同时形成真空密封腔。然后在晶圆上施加0.5MPa的压缩压力保持1小时,晶圆冷却后从腔室内取出。通过干法蚀刻和湿法蚀刻的结合工艺以加速完成去除晶圆硅手柄的过程。
在氮化硅振动膜上溅射200nm的透明导电材料ITO层作为顶部电极,然后利用正性光刻胶和湿法蚀刻对顶部ITO层图案化,以定义CMUT元件的顶部电极。为了减低顶部电极的电阻率和保持器件的透明率,通过剥离技术以细条形式进行图案化。随后,使用切割工具在预定义的水平和垂直方向上切割晶圆,将晶圆切割成带有单独CMUT元件的芯片岛,在晶圆背面迅速旋转涂覆PDMS柔性层并固化。最后,将蛇形银纳米线互连电极和CMUT阵列同时封装于PDMS柔性基底中,形成柔性近红外透明CMUT阵列。
制造CMUT时需考虑一些关键的设计因素,包括直径,材料类型和真空间隙高度,这些可能会影响CMUT的性能。CMUT建模为二阶***,以获得谐振频率和吸合电压等重要的参数。
谐振频率(ω0)是决定图像分辨率的关键参数。
t代表振动膜的厚度,a是膜的半径,E表示膜材料的杨氏模量,v是膜的泊松比,ρm是介质的密度,ρ是膜的密度。
另一个关键参数是吸合电压(Vpull in)。吸合电压是静电力和机械力相等的点,此时会导致顶部电极卡在基板上。因此,在低于吸合电压的情况下操作CMUT是非常重要的。
geff代表有效的间隙高度,计算公式为g0是原本的间隙高度,tm是膜的厚度,ti是绝缘体的厚度,εr是绝缘体和膜材料的相对介电常数,ε0是自由空间的介电常数,k是弹簧常数,A是电极面积。
可穿戴柔性近红外透明超声换能器的结构轻薄而柔软,能够适应接触界面的任意形状,且可以自行对准目标界面,以满足连续检测的临床需求。可穿戴柔性近红外透明超声换能器允许近红外激光束穿透,能有效实现光源与超声换能器的集成。
本实施例还提供了一种基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,基于所述的***实现,包括以下步骤:
利用笔型激光器发射近红外激光束照射胸部中心血管产生光声信号;
调整超声扫描仪参数切换至光声成像模式;
贴合于胸部的可穿戴柔性近红外透明超声换能器接收所述光声信号;
利用图像重建算法构建血红蛋白的光吸收分布图,根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度;
将超声扫描仪切换至超声成像模式;
通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器发射脉冲超声波检测胸部中心血管,并同时接收反射体的回声信号;
利用图像重建算法显示出胸部中心血管的B型灰阶模式图像;基于胸部中心血管的B型灰阶模式图像计算血流在血管内的血压;通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布。
笔型激光器由定制的激光驱动器驱动,驱动器通过外部触发器(即开关按钮)触发后发射近红外激光束,这时同步调整商用超声扫描仪4,阻止超声波的传输功能,允许切换至光声成像模式状态,确保激光脉冲照射和接收回波信号的过程能够同步进行。激光束照射至胸部中心血管后,局部组织引起热弹性膨胀效应,产生光声信号并继续向外传播至皮肤表面,被贴合于胸部的可穿戴柔性近红外透明超声换能器接收,利用图像重建算法构建血红蛋白的光吸收分布图,根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度。
在本***采用的近红外光谱范围内,不考虑碳氧血红蛋白和高铁血红蛋白的变化,因此,对光的吸收主要反映脱氧血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)的总浓度。
在一些实施例中,所述近红外激光束的波长为900~1100nm。本成像***将近红外波长作为合适的光谱范围。近红外激光可穿透的生物组织深度长达数厘米,且血红蛋白在近红外波长范围内较其他内源性发色团具有强烈的吸收优势。在900~1100nm波长范围内,脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白之间吸收速率的差异最为显著。此外,基于硅对近红外波长的低吸收率,近红外光能够透过CMUT阵列而不会发生强烈衰减,从而使得产生的光声信号被可穿戴柔性近红外透明超声换能器成功接收。
所述根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度包括:
在波长λ1和λ2满足预设条件下,吸收系数μλ可通过公式(1)和(2)计算得出:
其中,CHb和CHbO2分别表示是脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的含量;和/>分别代表脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白在波长λ1和λ2的消光系数;
已知光声信号强度与组织的吸收系数成正比,则简化方程后血氧饱和度SaO2可通过公式(3)、(4)和(5)计算得出:
随后,重新启动商用超声扫描仪使其处于超声成像模态,通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器检测胸部中心血管以实现超声成像检测。将可穿戴柔性近红外透明超声换能器贴合于胸部中心血管相应的皮肤表面,CMUT阵列以某一固定的频率连续发射短脉冲超声波,相控阵元列的全部阵元会参与每一个声波束的发射。CMUT阵列沿着各个声束线的传输路径发射脉冲超声波,然后由浅及深逐一对声束路径上各个反射体的回声信号进行接收和处理。利用图像重建算法显示出胸部中心血管的B型灰阶模式图像。
已知被测动脉血管满足以下条件:旋转对称,具备一定弹性和粘弹性非常小的特征,则血压波形(pr(t))可以根据血管直径波形通过公式(6)计算得出:
血压波形(pr(t))可以根据血管直径波形通过公式(6)计算得出:
prd是通过袖带血压计测量的肱动脉舒张压;ard是动脉舒张期的横截面;
α是血管的刚性系数,可以通过公式(7)计算得出:
Prs是通过商用袖带血压计测量的肱动脉收缩压;ars是动脉收缩期的横截面;
ar(t)可通过公式(8)计算得出:
D(t)是通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器测量的血管直径波形。
在一些实施例中,通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布,包括:
通过多普勒效应探测流动的血液信息,采用多声束进行快速采样,将所获得的多普勒信息进行相位检测、自相关处理、彩色编码,以不同的颜色标识血流方向,彩色亮度显示速度的高低,并且将其叠加于B型灰阶超声图像上,获得血流在血管内的空间分布和流速信息;
动脉血管的血流速度(v)可利用多普勒原理通过公式(9)计算得出:
C是声速,即超声波在软组织中的传播速度;f0是发射频率;fd是多普勒频移,即接收频率和发射频率的差值;θ是多普勒角度,即超声束与血流运动方向之间的夹角。
因此,本发明的光声/超声双模态成像***可以实现对胸部中心血管的血氧饱和度和血流动力学信息的实时、连续和动态的检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,其特征在于,包括:
笔型激光器,所述笔型激光器用于产生激光光源;
可穿戴柔性近红外透明超声换能器,所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器用于传输超声信号或用于接收并传输当笔型激光器照射血管时,产生的光声信号。
2.根据权利要求1所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,其特征在于,所述笔型激光器包括:
外壳,所述外壳内设有安装腔;
高效激光二极管阵列,所述高效激光二极管阵列位于所述安装腔内;
激光驱动器,所述激光驱动器位于所述安装腔内,设置在高效激光二极管阵列的顶部;
柱面透镜,所述柱面透镜位于所述安装腔内,设置在高效激光二极管阵列的底部;
衍射光学元件,所述衍射光学元件位于所述安装腔内,激光驱动器、高效激光二极管阵列、柱面透镜和衍射光学元件通过基板相连接;
触发器,所述触发器的一端与激光驱动器连接,触发器的另一端与外壳连接;
圆形玻璃,设置在所述外壳的头部。
3.根据权利要求2所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,其特征在于,所述可穿戴柔性近红外透明超声换能器包括:PDMS柔性基板、多个微型刚性CMUT元件、蛇形银纳米线电极和与外部连接的电极,多个微型刚性CMUT元件并联设置,基于银纳米线电极相互连接组成蛇形互连线路,微型刚性CMUT元件、蛇形银纳米线电极和与外部连接的电极共同封装于PDMS柔性基板中。
4.根据权利要求3所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,其特征在于,所述微型刚性CMUT元件由ITO顶部电极、振动膜、具有真空腔的电容器板结构、ITO底部电极和基底组成;其中,所述顶部电极固定在振动膜的上表面,所述具有真空腔的电容器板结构贴合在振动膜的下表面;所述ITO底部电极贴合在具有真空腔的电容器板结构的下部,所述基底贴合在ITO底部电极的下部;所述振动膜为氮化硅振动膜,所述基底为硅晶基底。
5.根据权利要求3所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***,其特征在于,所述具有真空腔的电容器板结构包括若干块绝缘体BCB,其中,两块分布在侧部的绝缘体BCB以及分布在底部的绝缘体BCB与振动膜组成密封真空腔;所述具有真空腔的电容器板结构由若干块绝缘体BCB、振动膜和真空腔构成。
6.基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,其特征在于,基于权利要求1-5任一所述的***实现,包括以下步骤:
利用笔型激光器发射近红外激光束照射胸部中心血管产生光声信号;
调整超声扫描仪参数切换至光声成像模式;
贴合于胸部的可穿戴柔性近红外透明超声换能器接收所述光声信号;
利用图像重建算法构建血红蛋白的光吸收分布图,根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度;
将超声扫描仪切换至超声成像模式;
通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器发射脉冲超声波检测胸部中心血管,并同时接收反射体的回声信号;
利用图像重建算法显示出胸部中心血管的B型灰阶模式图像;基于胸部中心血管的B型灰阶模式图像计算血流在血管内的血压;通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布。
7.根据权利要求6所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,其特征在于,所述近红外激光束的波长为900~1100nm。
8.根据权利要求6所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,其特征在于,所述根据血红蛋白的吸收系数以定量血氧饱和度包括:
在波长λ1和λ2满足预设条件下,吸收系数μλ可通过公式(1)和(2)计算得出:
其中,CHb和CHbO2分别表示是脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的含量;ελ1 Hb,ελ2 Hb和ελ1 HbO2,ελ2 HbO2分别代表脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白在波长λ1和λ2的消光系数;
血氧饱和度SaO2可通过公式(3)、(4)和(5)计算得出:
9.根据权利要求6所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,其特征在于,所述于胸部中心血管的B型灰阶模式图像计算血流在血管内的血压包括:
血压波形(pr(t))可以根据血管直径波形通过公式(6)计算得出:
prd是通过袖带血压计测量的肱动脉舒张压;ard是动脉舒张期的横截面;
α是血管的刚性系数,可以通过公式(7)计算得出:
Prs是通过商用袖带血压计测量的肱动脉收缩压;ars是动脉收缩期的横截面;
ar(t)可通过公式(8)计算得出:
D(t)是通过可穿戴柔性近红外透明超声换能器测量的血管直径波形。
10.根据权利要求6所述的基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像方法,其特征在于,通过多普勒效应探测流动的血液流速信息和空间分布,包括:
通过多普勒效应探测流动的血液信息,采用多声束进行快速采样,将所获得的多普勒信息进行相位检测、自相关处理、彩色编码,以不同的颜色标识血流方向,彩色亮度显示速度的高低,并且将其叠加于B型灰阶超声图像上,获得血流在血管内的空间分布和流速信息;
动脉血管的血流速度(v)可利用多普勒原理通过公式(9)计算得出:
C是声速,即超声波在软组织中的传播速度;f0是发射频率;fd是多普勒频移,即接收频率和发射频率的差值;θ是多普勒角度,即超声束与血流运动方向之间的夹角。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310910639.2A CN117017280B (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310910639.2A CN117017280B (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117017280A true CN117017280A (zh) | 2023-11-10 |
CN117017280B CN117017280B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=88601396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310910639.2A Active CN117017280B (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117017280B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118078221A (zh) * | 2024-04-29 | 2024-05-28 | 华南师范大学 | 即时反馈交互式自由触控扫描三维光声成像方法及*** |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110306857A1 (en) * | 2008-07-25 | 2011-12-15 | Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) | Quantitative multi-spectral opto-acoustic tomography (msot) of tissue biomarkers |
US20170122915A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-04 | The United States Of America,As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Service | Pvcp phantoms and their use |
CN107157448A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-15 | 睿芯生命科技(深圳)有限公司 | 用于浅表部位成像的光声与超声同步成像***和方法 |
CN111493816A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-08-07 | 四川大学华西医院 | 一种用于移植肾的光声超声双模态成像***及其方法 |
WO2020167870A1 (en) * | 2019-02-11 | 2020-08-20 | The Penn State Research Foundation | Transparent ultrasound transducers for photoacoustic imaging |
WO2020231093A2 (ko) * | 2019-05-15 | 2020-11-19 | 서강대학교산학협력단 | 초음파 변환기 및 초음파 변환기의 제작방법 |
CN113545809A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-10-26 | 广东省科学院健康医学研究所 | 一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置与方法 |
US20230042741A1 (en) * | 2020-01-17 | 2023-02-09 | The University Of British Columbia | Flexible capacitive micromachined ultrasonic transducer arrays |
CN116269203A (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-23 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 光声成像***中的激光能量校正方法及提示方法、光声成像*** |
CN116269216A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-23 | 华南师范大学 | 基于pvdf-ito透明换能器颅窗的光声脑成像***及成像方法 |
CN116392079A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-07-07 | 天津大学 | 超声阵列贴片及基于贴片的可穿戴式光声/超声成像*** |
CN117080855A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-11-17 | 西南交通大学 | 一种可发射近红外光的便携式笔型激光器 |
CN117066083A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-11-17 | 西南交通大学 | 一种可穿戴柔性近红外透明超声换能器及其制备方法 |
-
2023
- 2023-07-24 CN CN202310910639.2A patent/CN117017280B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110306857A1 (en) * | 2008-07-25 | 2011-12-15 | Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) | Quantitative multi-spectral opto-acoustic tomography (msot) of tissue biomarkers |
US20170122915A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-04 | The United States Of America,As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Service | Pvcp phantoms and their use |
CN107157448A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-15 | 睿芯生命科技(深圳)有限公司 | 用于浅表部位成像的光声与超声同步成像***和方法 |
WO2020167870A1 (en) * | 2019-02-11 | 2020-08-20 | The Penn State Research Foundation | Transparent ultrasound transducers for photoacoustic imaging |
WO2020231093A2 (ko) * | 2019-05-15 | 2020-11-19 | 서강대학교산학협력단 | 초음파 변환기 및 초음파 변환기의 제작방법 |
CN111493816A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-08-07 | 四川大学华西医院 | 一种用于移植肾的光声超声双模态成像***及其方法 |
US20230042741A1 (en) * | 2020-01-17 | 2023-02-09 | The University Of British Columbia | Flexible capacitive micromachined ultrasonic transducer arrays |
CN113545809A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-10-26 | 广东省科学院健康医学研究所 | 一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置与方法 |
CN116269203A (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-23 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 光声成像***中的激光能量校正方法及提示方法、光声成像*** |
CN116269216A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-23 | 华南师范大学 | 基于pvdf-ito透明换能器颅窗的光声脑成像***及成像方法 |
CN116392079A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-07-07 | 天津大学 | 超声阵列贴片及基于贴片的可穿戴式光声/超声成像*** |
CN117080855A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-11-17 | 西南交通大学 | 一种可发射近红外光的便携式笔型激光器 |
CN117066083A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-11-17 | 西南交通大学 | 一种可穿戴柔性近红外透明超声换能器及其制备方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118078221A (zh) * | 2024-04-29 | 2024-05-28 | 华南师范大学 | 即时反馈交互式自由触控扫描三维光声成像方法及*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117017280B (zh) | 2024-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6732830B2 (ja) | 機能的および解剖学的同時表示マッピングのための二重モダリティ画像処理システム | |
JP4643153B2 (ja) | 非侵襲生体情報映像装置 | |
EP2231019B1 (en) | Photoacoustic imaging devices and methods of imaging | |
KR100805463B1 (ko) | 생체정보 영상장치 및 방법 | |
CN117017280B (zh) | 基于可穿戴柔性近红外光声/超声双模态成像***及方法 | |
US10624543B2 (en) | Photo-acoustic sensing apparatus and methods of operation thereof | |
WO2007051066A2 (en) | Apparatus and method for non-invasive and minimally-invasive sensing of parameters relating to blood | |
EP2281188A2 (en) | Photoacoustic imaging devices and methods of making and using the same | |
US20180008235A1 (en) | Apparatus, method, and program for obtaining information derived from ultrasonic waves and photoacoustic waves | |
CN117080855A (zh) | 一种可发射近红外光的便携式笔型激光器 | |
JP2018011949A (ja) | 超音波画像及び光音響画像を表示させる装置、方法、及びプログラム | |
CN117066083A (zh) | 一种可穿戴柔性近红外透明超声换能器及其制备方法 | |
Fang et al. | A review of emerging electromagnetic-acoustic sensing techniques for healthcare monitoring | |
JP2018202089A (ja) | 光音響装置および被検体情報取得方法 | |
JP2018126454A (ja) | 被検体情報取得装置および表示方法 | |
CN116269216A (zh) | 基于pvdf-ito透明换能器颅窗的光声脑成像***及成像方法 | |
CN116392079A (zh) | 超声阵列贴片及基于贴片的可穿戴式光声/超声成像*** | |
CN211355428U (zh) | 一种用于血压监测的腕带式设备、智能手机 | |
JP2018089346A (ja) | 光音響装置、画像表示方法、プログラム | |
US20240206736A1 (en) | Photoacoustic devices and systems | |
US20240215832A1 (en) | A photoacoustic patch for three-dimensional imaging of hemoglobin and core temperature | |
Zalevsky | Lasers in the evolving world of biomedical sensing and diagnosis | |
Wong et al. | Thin-Film Piezoelectric Micromachined Ultrasound Transducers in Biomedical Applications: A Review | |
Thakur et al. | Photoacoustic imaging instrumentation for life sciences | |
CN115553817A (zh) | 血管内成像导管及血管内成像*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |