陕西
【概述】
某研究团队使用前置微小信号放大器，搭建换能器显微成像实验平台。
实验名称：半球形PVDF换能器显微成像活体小鼠脑血管实验
研究方向：光声成像、超声成像、光声-超声双模态成像、透明超声换能器、阵列超声换能器、单阵元声学扫描振镜、定量光声重建、定量声速重建、U-Net深度学习、多模态特征融合、生物医学成像、图像逆问题、延迟求和波束成形、变分网络、神经辐射场、内窥镜光声成像
实验目的：单一光声成像受组织光学散射限制穿透深度不足，传统超声成像存在散斑噪声、缺少血氧等功能参数，二者具备结构/功能信息互补、声学信号同源的优势；本文搭建多款光声-超声一体化成像硬件平台，搭建物理驱动与深度学习融合的重建算法，通过体模、活体生物、内窥镜多组实验，验证不同换能器架构、重建算法在成像信噪比、分辨率、定量参数精度、实时性上的性能差异，解决传统设备光路遮挡、多通道不一致、重建慢、定量误差大等缺陷，为临床便携、腔内、术中精准多模态诊疗设备提供软硬件方案。
测试设备：
1、钬掺杂钇铝石榴石激光器：输出532nm脉冲激光，作为染料激光器的泵浦光源。
2、染料激光器：产生578nm可调波长探测激光，用于激发生物组织光声信号。
3、半波片：调节入射激光的偏振方向，匹配偏振分束器分光需求。
4、PBS偏振分束器：按偏振态拆分激光光束，一部分送至光电二极管做同步触发。
5、BS分束器：再次分配光路能量，配合光学元件完成光束耦合。
6、PD光电二极管：接收采样激光，输出同步电信号，为采集系统提供时序基准。
7、CO准直透镜：将发散激光束校准为平行光，耦合进光子晶体光纤。
8、光子晶体光纤：传输578nm激光，将光束输送至成像探头内部。
9、梯度折射率透镜：压缩激光束，使激光在生物组织处汇聚形成光声焦点。
10、超声换能器：发射超声脉冲并同步接收组织产生的光声、超声回波信号。
11、前置放大器与超声脉冲发生器：产生激励超声的脉冲信号，同时放大换能器输出的微弱声学信号。
12、DAQ数据采集卡：同步采集光电二极管时序信号与放大后的声学模拟信号，转为数字信号输出。
13、MATLAB处理终端：接收采集卡数据，完成光声-超声图像重建、数据计算与结果分析。
图1实验系统示意图
实验过程：硬件实验分三类：一是一维阵列手持探头、半球显微换能器、单阵元振镜、透明同轴换能器、内窥微型探头五种硬件样机分别搭建，以水作为声学耦合介质，对仿体、活体小鼠颅骨血管、离体生物组织进行扫描，同步采集纯超声、纯光声、双模态融合信号；算法实验先构建蒙特卡罗生物组织仿真数据集，分别采用传统迭代重建、U-Net/FCNN/变分/BentRay-NeRF等深度学习网络完成光吸收系数、组织声速重建，对比各算法信噪比、定量误差、计算耗时；内窥镜实验将微型透明换能器集成医用导管，测试腔内光束衰减与成像分辨率；全程由信号发生器同步时序，前置放大器放大回波，DAQ采集数据后由计算机完成图像融合与指标统计。
实验结果：硬件层面：一维阵列便携系统重量仅950g，横向分辨率200μm；半球PVDF换能器可清晰分辨小鼠颅骨微血管；单阵元振镜方案消除多通道灵敏度不一致问题；透明压电陶瓷透光率68%，实现光束超声同侧入射，内窥探头光束损耗仅33%；算法层面：传统迭代重建精度高但耗时小时级，标准U-Net将重建缩短至分钟级，血氧估算误差低于3%；FCNN、变分网络、BentRay-NeRF可精准重建组织声速，强噪声下仍稳定；US-Unet融合超声结构与光声功能特征，疾病识别准确率达94%；系统可同时输出解剖结构图像与血氧、血红蛋白、声速定量参数，兼顾成像深度、分辨率与长期稳定性。
安泰放大器在此应用中的产品优势：
1、接收超声换能器输出的微弱光声、超声回波电信号，对微弱模拟信号进行线性放大
2、同步抑制电路固有噪声，提升信号信噪比，将幅值适配至数据采集卡输入量程，避免小信号被噪声淹没，保障后续图像重建与定量参数反演的数据精度
本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
