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.
项目概要 超声成像是产科、腹部和心脏护理等应用的重要工具。作为一个非 超声波是一种侵入性、实时且经济高效的方法,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。袖珍护理点系统的激增 进一步扩大了超声波在医疗保健各个领域的影响力。但图像质量往往达不到要求 难以成像的患者的深层目标。缺乏深度分辨率和显着的声学杂波(雾霾或 失真)导致非诊断结果和高召回率或转诊至其他成像方式,从而增加 医疗费用并使患者面临风险。 分辨率直接取决于传感器的尺寸,而传感器的尺寸受到手持式探头人体工程学的限制 以及系统复杂性(尤其是护理点系统)。大组织深度的目标也需要较低的 成像频率,加剧分辨率的下降。该项目建立在之前的 展示了扫频合成孔径(SSA)方法,可以更好地对深层目标进行成像。利用精确的知识 超声波阵列快速扫过目标时的位置和方向,有效阵列更大 比构建物理足迹可以将横向分辨率提高数倍。 该提案的重点是开发 SSA 技术临床转化平台。技术 需要能够徒手扫描才能将 SSA 成像应用于各种体形和成像 临床和护理点环境中的目标。光学跟踪系统将与超声波同步 扫描仪允许超声检查人员在没有机械限制的情况下进行徒手扫描。位置和 超声数据将与亚波长定位精度相结合,以获得改进的图像 解决。成像系统将使用成像模型来评估改进 深层目标的分辨率和可探测性。实验参数包括最大扫描速度和 将使用该平台确定扫掠轨迹的范围和实际指导。这写意 SSA 系统将能够在未来评估改进分辨率对诊断任务的临床影响 跨越多个护理领域。它还将作为基于阵列和图像的跟踪的测试平台,使 SSA 成像提供的图像改进无需外部成本或复杂性即可实现 跟踪硬件。

项目成果

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