高分辨率消化道超声内窥镜的设计与研制

发布时间：2017-11-11 08:38

  本文关键词：高分辨率消化道超声内窥镜的设计与研制

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【摘要】：消化道超声内窥镜(Endoscopic Ultrasound,EUS)是将电子内窥镜和高频超声换能器结合起来对消化道及其周围组织器官进行成像的医学诊断技术。其既可以通过电子内窥镜观察到消化道壁表面的病变,又能通过高频超声扫描获得组织器官断层的特征,不仅扩大了普通内窥镜的诊断范围和诊断能力,而且对于食道癌、胃癌和胰腺癌等疾病的分期诊断具有十分重要的意义,是目前诊断人体内脏器官病变的最佳方法。超声内窥镜引导下的细针穿刺吸取活检术(Endoscopic ultrasound guided fine needle aspiration,EUS-FNA)还可以用于细胞学诊断的组织采样、体液分析和药物注射等,在穿刺诊治中具有独特的优势。本文设计研制了一种用于上消化道检测的超声内窥镜,整体分为光学和声学两个部分,其中超声探头可以向侧向提供180°的声学扫描视野,光学镜头向前提供75°角的光学视野,整个探头外径为11 mm。光学部分采用的是500万像素的高分辨率CMOS图像传感器,根据人体消化道的特殊工作环境,设计了一种三轴对焦音圈马达(Voice Coil Motor)用于光学摄像模组,马达可以在轴向±200μm和横向±5°角范围内动态调整镜头。通过实验证明,其不仅可以改变聚焦的位置,而且可以扩展景深,相比于传统摄像模组,极大的扩展了景深范围,实现了多点聚焦,成像质量得到明显的改善。声学部分使用PZT-5H压电陶瓷作为压电材料,研制成一个64阵元的凸阵超声换能器,扫描角度为180°,最大外径为10 mm。对其进行了电学性能、声学性能和空间分辨率成像的测试。结果表明:超声换能器的各阵元有较好的一致性,中心频率为8 MHz,-6 d B带宽为83%,中心频率处的双向插入损耗为-40.59 d B,相邻阵元间的串扰小于-38 d B,线靶成像实验测得探头的横向分辨率为532μm,轴向分别率为197μm,结果表现出比较理想的成像性能。最后本文制作了一个基于琼脂的消化道体模,将研制的超声内窥镜对消化道体模进行成像,得到的结果能够清晰分辨各层消化道壁及其周围的血管、主动脉、淋巴结等组织器官,对于囊肿等病变也具有很好的识别效果。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776.1

【参考文献】

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本文编号：1170651