食管癌是一種惡性程度較高的消化道腫瘤,早期的癥狀不明顯,患者就醫(yī)時(shí)多已發(fā)展至中晚期,臨床治療收效甚微。因此,實(shí)現(xiàn)食管癌早期的準(zhǔn)確診斷是制定有效治療方案的重要前提,也是提高食管癌治愈率的必要手段。目前,臨床上常使用X線鋇餐造影、食管鏡活檢、內(nèi)鏡超聲檢查和CT等手段進(jìn)行食管癌診斷和分期。它們?cè)谝恍┎±脑\斷中具有良好的準(zhǔn)確性和可靠性,但在進(jìn)行癥狀不明顯的食管癌早期診斷時(shí),就會(huì)暴露出難以獲取微小癌變特征的問(wèn)題。高頻超聲（>20MHz）具有5mm以上的成像穿透深度和約40μm的成像分辨率,以及超聲自身的無(wú)輻射、低成本等優(yōu)點(diǎn),可以為食管癌早期的診斷提供新思路。本文提出了一種基于高頻超聲（30-50MHz）的膠囊內(nèi)窺鏡,它由膠囊殼體、超聲換能器、微型電機(jī)、電磁環(huán)和同軸電纜組成。高頻超聲換能器提供高分辨率的圖像,直徑不超過(guò)1mm的同軸電纜使內(nèi)窺鏡細(xì)徑化,提高耐受性,該設(shè)備還支持三維成像,以上功能可用于彌補(bǔ)現(xiàn)有診斷技術(shù)的不足。超聲換能器放置于膠囊殼體前端,在微型電機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行機(jī)械旋轉(zhuǎn),電磁環(huán)用于旋轉(zhuǎn)的換能器和靜止的信號(hào)線之間的信號(hào)傳輸,內(nèi)窺鏡的工作由外圍的成像系統(tǒng)控制,微型電機(jī)的供電以及內(nèi)窺鏡... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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NaviCam系列膠囊內(nèi)窺鏡及其磁控系統(tǒng)

第2章超聲成像原理與超聲內(nèi)窺鏡技術(shù)11圖2.14種類型的超聲探頭Figure2.14typesofultrasonicprobes2.3超聲B-mode成像技術(shù)超聲B-mode成像技術(shù)即人們熟悉的“B超”，全稱為超聲灰度模式成像，是通用的超聲2D成像模式，常用于進(jìn)行腹部、婦科、泌尿系統(tǒng)等部位的檢查。其工作原理是使用超聲探頭向物體發(fā)射超聲波，利用超聲聲束掃描物體，由于物體中不同部位的組織結(jié)構(gòu)對(duì)超聲波的吸收、反射和散射的程度不盡相同，所以可以回收到幅值和返回時(shí)間各異的回波信號(hào)，最后重建出超聲灰度圖像，圖像中廣泛分布著不同亮度的光點(diǎn)，能呈現(xiàn)出物體內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)的剖面圖。超聲B-mode成像技術(shù)在軟組織成像上具有優(yōu)良的表現(xiàn)，能根據(jù)不同性質(zhì)的軟組織界面產(chǎn)生的回波信號(hào)，重建得到包含清晰的組織形態(tài)及分層信息的圖像，不僅可以檢測(cè)到組織器官表面的形態(tài)，還能夠檢測(cè)到內(nèi)部的組織學(xué)特征。B超除了用于進(jìn)行腹部、婦產(chǎn)科等常見(jiàn)的非侵入式檢查外，還應(yīng)用于血管內(nèi)超聲（IVUS）和超聲內(nèi)鏡（EUS）等侵入式診斷中。超聲波是機(jī)械波，頻率越高波長(zhǎng)越短，在介質(zhì)中傳播的方向性也更好，軸向分辨率更高，但是傳播過(guò)程中的損耗就越大，導(dǎo)致傳播的最遠(yuǎn)距離變近，這在成像上表現(xiàn)為成像深度變淺。因此在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的深度以及對(duì)成像分辨率的要求選擇合適頻率的超聲探頭。臨床上，為了追求更高分辨率的成像質(zhì)量，更精確地探測(cè)到組織的微小病變，往往采用數(shù)十兆赫甚至更高頻率的探頭用于臨床檢查，比如血管內(nèi)超聲、皮膚病診斷等。2.4超聲內(nèi)窺鏡技術(shù)超聲內(nèi)窺鏡一般是指超聲B-mode成像技術(shù)和內(nèi)窺鏡檢查結(jié)合而成的設(shè)備，單陣元線性陣列扇形陣列相控陣

第3章高頻超聲膠囊內(nèi)窺鏡15光敏樹(shù)脂3D打英機(jī)械加工PMMA和機(jī)械加工TPX三種類型的膠囊成品�？陀^上，二者的聲學(xué)性能是有一定差異的。PMMA的密度和聲速都比TPX大，因?yàn)槁曌杩沟扔诿芏群吐曀俚某朔e，所以前者聲阻抗也比后者大。很多超聲成像實(shí)驗(yàn)都在水里進(jìn)行，此時(shí)成像目標(biāo)的回波強(qiáng)度取決于它自身的聲阻抗與水的聲阻抗差值，差值越大，反射回的超聲波越強(qiáng)。下面通過(guò)表3.1介紹PMMA和TPX的幾個(gè)聲學(xué)參數(shù)，它們的聲阻抗與水的聲阻抗的關(guān)系是PMMA>TPX>水，因此，PMMA膠囊外殼在水中的回波強(qiáng)度比TPX的大。表3.1PMMA和TPX的聲學(xué)參數(shù)Table3.1SomeacousticparametersofPMMAandTPXmaterials材料密度（kg/m3）聲速（m/s）聲阻抗（Mrayl）PMMA121027503.33TPX83022001.83水100014821.483.1.2膠囊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超聲膠囊內(nèi)窺鏡大體上呈膠囊形狀，內(nèi)部包含的器件有超聲換能器、磁環(huán)、小電機(jī)，膠囊外殼留有對(duì)應(yīng)的卡槽將它們固定，尾部引出一根細(xì)徑的同軸電纜用于超聲信號(hào)的傳輸和小電機(jī)供電膠囊直徑為10mm，長(zhǎng)為34mm，同軸電纜直徑是1.8mm，長(zhǎng)約1.5m，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.2所示。細(xì)徑同軸電纜的另一頭接著兩圖3.2超聲膠囊內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)示意圖Figure3.2Thestructurediagramofultrasoundcapsuleendoscopy個(gè)信號(hào)接頭，可以簡(jiǎn)便地插入成像系統(tǒng)的信號(hào)接口和電源接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和小電機(jī)供電，信號(hào)接頭可以選擇BNC、SMA或者其他類型。還可以將上述兩個(gè)接頭合并成一個(gè)，如此操作起來(lái)更方便。超聲膠囊內(nèi)窺鏡采勸有線”的形態(tài)主要基于兩點(diǎn)考慮。首先，無(wú)線方式控制的超聲成像技術(shù)仍是難點(diǎn)；其次，無(wú)線膠囊超聲換能器磁環(huán)小電機(jī)外殼同軸電纜10mm34mm1.8mm

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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