發(fā)布時(shí)間：2017-11-11 08:38

  本文關(guān)鍵詞：高分辨率消化道超聲內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)與研制

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【摘要】：消化道超聲內(nèi)窺鏡(Endoscopic Ultrasound,EUS)是將電子內(nèi)窺鏡和高頻超聲換能器結(jié)合起來(lái)對(duì)消化道及其周圍組織器官進(jìn)行成像的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)。其既可以通過(guò)電子內(nèi)窺鏡觀察到消化道壁表面的病變,又能通過(guò)高頻超聲掃描獲得組織器官斷層的特征,不僅擴(kuò)大了普通內(nèi)窺鏡的診斷范圍和診斷能力,而且對(duì)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(nèi)臟器官病變的最佳方法。超聲內(nèi)窺鏡引導(dǎo)下的細(xì)針穿刺吸取活檢術(shù)(Endoscopic ultrasound guided fine needle aspiration,EUS-FNA)還可以用于細(xì)胞學(xué)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文設(shè)計(jì)研制了一種用于上消化道檢測(cè)的超聲內(nèi)窺鏡,整體分為光學(xué)和聲學(xué)兩個(gè)部分,其中超聲探頭可以向側(cè)向提供180°的聲學(xué)掃描視野,光學(xué)鏡頭向前提供75°角的光學(xué)視野,整個(gè)探頭外徑為11 mm。光學(xué)部分采用的是500萬(wàn)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(shè)計(jì)了一種三軸對(duì)焦音圈馬達(dá)(Voice Coil Motor)用于光學(xué)攝像模組,馬達(dá)可以在軸向±200μm和橫向±5°角范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整鏡頭。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,其不僅可以改變聚焦的位置,而且可以擴(kuò)展景深,相比于傳統(tǒng)攝像模組,極大的擴(kuò)展了景深范圍,實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)聚焦,成像質(zhì)量得到明顯的改善。聲學(xué)部分使用PZT-5H壓電陶瓷作為壓電材料,研制成一個(gè)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(duì)其進(jìn)行了電學(xué)性能、聲學(xué)性能和空間分辨率成像的測(cè)試。結(jié)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?dāng)_小于-38 d B,線靶成像實(shí)驗(yàn)測(cè)得探頭的橫向分辨率為532μm,軸向分別率為197μm,結(jié)果表現(xiàn)出比較理想的成像性能。最后本文制作了一個(gè)基于瓊脂的消化道體模,將研制的超聲內(nèi)窺鏡對(duì)消化道體模進(jìn)行成像,得到的結(jié)果能夠清晰分辨各層消化道壁及其周圍的血管、主動(dòng)脈、淋巴結(jié)等組織器官,對(duì)于囊腫等病變也具有很好的識(shí)別效果。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH776.1

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本文編號(hào)：1170651