本文關鍵詞：高分辨率消化道超聲內窺鏡的設計與研制

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【摘要】：消化道超聲內窺鏡(Endoscopic Ultrasound,EUS)是將電子內窺鏡和高頻超聲換能器結合起來對消化道及其周圍組織器官進行成像的醫(yī)學診斷技術。其既可以通過電子內窺鏡觀察到消化道壁表面的病變,又能通過高頻超聲掃描獲得組織器官斷層的特征,不僅擴大了普通內窺鏡的診斷范圍和診斷能力,而且對于食道癌、胃癌和胰腺癌等疾病的分期診斷具有十分重要的意義,是目前診斷人體內臟器官病變的最佳方法。超聲內窺鏡引導下的細針穿刺吸取活檢術(Endoscopic ultrasound guided fine needle aspiration,EUS-FNA)還可以用于細胞學診斷的組織采樣、體液分析和藥物注射等,在穿刺診治中具有獨特的優(yōu)勢。本文設計研制了一種用于上消化道檢測的超聲內窺鏡,整體分為光學和聲學兩個部分,其中超聲探頭可以向側向提供180°的聲學掃描視野,光學鏡頭向前提供75°角的光學視野,整個探頭外徑為11 mm。光學部分采用的是500萬像素的高分辨率CMOS圖像傳感器,根據(jù)人體消化道的特殊工作環(huán)境,設計了一種三軸對焦音圈馬達(Voice Coil Motor)用于光學攝像模組,馬達可以在軸向±200μm和橫向±5°角范圍內動態(tài)調整鏡頭。通過實驗證明,其不僅可以改變聚焦的位置,而且可以擴展景深,相比于傳統(tǒng)攝像模組,極大的擴展了景深范圍,實現(xiàn)了多點聚焦,成像質量得到明顯的改善。聲學部分使用PZT-5H壓電陶瓷作為壓電材料,研制成一個64陣元的凸陣超聲換能器,掃描角度為180°,最大外徑為10 mm。對其進行了電學性能、聲學性能和空間分辨率成像的測試。結果表明:超聲換能器的各陣元有較好的一致性,中心頻率為8 MHz,-6 d B帶寬為83%,中心頻率處的雙向插入損耗為-40.59 d B,相鄰陣元間的串擾小于-38 d B,線靶成像實驗測得探頭的橫向分辨率為532μm,軸向分別率為197μm,結果表現(xiàn)出比較理想的成像性能。最后本文制作了一個基于瓊脂的消化道體模,將研制的超聲內窺鏡對消化道體模進行成像,得到的結果能夠清晰分辨各層消化道壁及其周圍的血管、主動脈、淋巴結等組織器官,對于囊腫等病變也具有很好的識別效果。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH776.1

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本文編號：1170651