Optically tracked freehand swept synthetic aperture ultrasound

光学跟踪徒手扫描合成孔径超声

基本信息

  • 批准号:
    10289190
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-01 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Ultrasound imaging is a critical tool for applications such as obstetric, abdominal and cardiac care. As a non- invasive, real-time, and cost-effective method, ultrasound is the preferred tool for many screening and diagnostic tasks used across the United States and around the world. The proliferation of pocket-sized point of care systems has furthered ultrasound's reach into all areas of healthcare. However, image quality is often inadequate for deep targets in difficult-to-image patients. A lack of resolution at depth and significant acoustic clutter (haze or distortion) lead to non-diagnostic results and high rates of recall or referral to other imaging modalities, increasing healthcare costs and putting patients at risk. Resolution directly depends on the size of the transducer, which is limited by ergonomics of the handheld probe and by system complexity (especially in point of care systems). Targets at large tissue depths also require lower imaging frequencies, exacerbating the degradation of resolution. This project builds on the previously demonstrated swept synthetic aperture (SSA) method to better image deep targets. Using precise knowledge of the position and orientation of the ultrasound array as it is quickly swept over a target, an effective array larger than the physical footprint can be constructed to improve lateral resolution by several times. This proposal focuses on the development of a platform for clinical translation of the SSA technique. Technology that enables a freehand sweep is required to apply SSA imaging to a diversity of body shapes and imaging targets in clinical and point of care settings. An optical tracking system will by synchronized with the ultrasound scanner to allow a sonographer to perform a freehand sweep without mechanical constraints. The position and ultrasound data will be combined with sub-wavelength positional accuracy to achieve images with improved resolution. The imaging system will be characterized using imaging phantoms to assess improvements in resolution and detectability of deep targets. Experimental parameters including the maximum sweep speed and extent as well as practical guidance for the sweep trajectory will be determined using this platform. This freehand SSA system will enable future assessment of the clinical impact of improved resolution on diagnostic tasks across several areas of care. It will also serve as a test platform for array- and image-based tracking to make the image improvements afforded by SSA imaging accessible without the cost or complexity of the external tracking hardware.
项目摘要 超声成像是用于产科,腹部和心脏护理等应用的关键工具。作为非 - 超声是侵入性,实时和具有成本效益的方法,是许多筛查和诊断的首选工具 美国和世界各地使用的任务。口袋大小的护理系统的扩散 已将超声范围扩大到医疗保健的所有领域。但是,图像质量通常不足 难以形象的患者的深度目标。深度缺乏分辨率和明显的声音混乱(雾霾或 失真)导致非诊断结果以及召回率高或转介到其他成像方式,增加 医疗保健费用并使患者处于危险之中。 分辨率直接取决于换能器的大小,该换能器受掌上探针的人体工程学的限制 以及系统的复杂性(尤其是在护理系统中)。大组织深度的目标也需要较低 成像频率,加剧分辨率的降解。这个项目建立在先前的 展示了扫描的合成孔径(SSA)方法,以更好地图像深度目标。使用精确的知识 超声阵列的位置和方向迅速扫过目标,有效阵列更大 可以构建物理足迹以提高横向分辨率几次。 该建议重点是开发SSA技术临床翻译平台。技术 这使得需要徒手扫描才能将SSA成像应用于各种身体形状和成像 临床和护理点的目标。光学跟踪系统将与超声同步 扫描仪允许超声检查员执行无机械限制的徒手扫掠。位置和 超声数据将与子波长度的位置精度相结合,以实现图像,并有所改善 解决。成像系统将使用成像幻象来评估改进的成像系统 深度目标的分辨率和可检测性。实验参数,包括最大扫描速度和 使用此平台将确定扫描轨迹的范围和实用指导。这个徒手 SSA系统将来可以评估改进分辨率对诊断任务的临床影响 在几个护理领域。它还将用作基于阵列和基于图像的跟踪的测试平台 SSA成像提供的图像改进,无需外部成本或复杂性 跟踪硬件。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 7.23万
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