浙大科研人员提出一种新式穿颅超声脑成像技能
来源:华为终端网 发表于2019-07-08 19:08:45 编辑:斯嘉丽约翰逊
摘要: 现代医学超声设备是经过剖析由身体反射的回波信号来判别人体安排结构和血流状况。相较CT与核磁共振成像,超声成像的优势在于实时、无损、贱价,且

现代医学超声设备是经过剖析由身体反射的回波信号来判别人体安排结构和血流状况。相较CT与核磁共振成像,超声成像的优势在于实时、无损、贱价,且能在术中运用。但是长久以来,超声对颅脑成像一直是个“禁区”:因为颅骨具有高密度特性,对超声具有极强的衰减和畸变效应,因而惯例的超声很难检测到由颅脑反射的回波信息。

进步现代超声设备的穿透功能,是超声颅脑成像的关键性难题,也是浙江大学生物医学工程与仪器科学学院郑音飞副教授课题组的研讨方向之一。近来,他们立异性地提出一种根据超声超资料和平面波造影相结合的新式脑成像技能——穿颅超声脑成像。这一成像技能结合了声学等互补介质理论和波束组成逆问题结构,完成了小鼠脑部的高分辨率安排及血流成像。

研讨人员了解到,在确保人体不受超声频段危害的前提下,运用超声穿透颅骨是一种应战物理极限的思想:因声阻抗失配而在颅骨界面处构成的巨大势垒,使得声波的大部分能量都被颅骨反射。郑音飞课题组合作浙江大学资料科学与工程学院吴勇军教授课题组研制的超资料进行颅脑成像,超资料从结构上使得弹性共振回来的超声从头被压回颅骨,似乎给超声穿上了一件“隐形衣”,然后声波的反射也就操控到了最低。

科研人员还从能量密度视点出发来剖析超资料的效果。超资料自身具有负向等效参数,会构成负向能量“坑”,声波在这个“坑”里“积累”能量,从而“翻越”颅骨的高势垒,成功进入颅内。郑音飞介绍,这就类似于骑自行车爬坡,从平整的路面直接攀爬峻峭的上峰比较困难,但如果在爬坡前有一个下坡的加速度,再次爬坡就变得简单了。超资料的运用,使得被颅骨反射的大部分能量(约占总能量70%)从理论上降低到0。

处理了超声波“进入”颅脑的难题,接下来便是“出来”成像的问题了。

结合平面波成像和新式纳米粒造影成像技能,课题组打破性地提出运用平面波造影成像办法,明显进步了图画的分辨率和灵敏度。换能器发射平面波,一次发射即可得到整个成像区域的信息,这不只提升了回波信号的数据量,并且还完成了脑部高分辨率高灵敏度成像。针对脑部血管丰厚且血流回波弱小的特征,课题组选用了新式纳米粒造影剂增强回波信号,经过规划优化纳米粒溶液浓度、造影剂打针速度等参量,提升了脑血流的回波能量信号。

郑音飞表明,运用超声超资料结合平面波造影成像技能,完成的小鼠脑部超声超高分辨率成像,使得人类颅脑超声成像成为了一种或许,从而为人类颅脑成像供给了一种新的方向。

这项研讨遭到“十三五”国家重点研制项目赞助。

(文 柯溢能/拍摄 卢绍庆)

 

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