Sound bullets for enhanced biomedical ultrasound systems

用于增强型生物医学超声系统的声子弹

基本信息

  • 批准号:
    EP/K030159/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2013 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Ultrasound is used in many applications, including medical imaging, non-destructive evaluation, therapeutic ultrasound etc. In all these cases, there is usually a need for the formation of images or the creation of a focal region. Current methods for the generation of optimal acoustic fields generally rely on a linear process within the transducer. This linear transduction process influences the resultant properties in terms of spatial resolution and maximum intensity, noting that there are fundamental limits on the spatial resolution and power densities that can be achieved in such focal regions. In recent work in the area of acoustics, it has been demonstrated that a new type of acoustic signal can be generated via non-linear effects in chains of particles, which act as a kind of waveguide. These are based on the propagation of solitary waves. These have been studies at low frequencies, but this study will look at the posibility of using these new structures for use in biomedical ultrasound. Materials that support solitary waves are not used in standard ultrasonic work; little has been published on their use, despite the fact that a step change in performance may be possible. In this proposal, such waves will be generated within ultrasonic sources containing multiple solitary wave chains, at frequencies in the 500 kHz - 5 MHz range. To our knowledge, this has not been investigated before. Arrays are also possible, where each chain forms a single element. Because the chains would be primarily coupled along their length, but not laterally between each chains, issues arising from mechanical cross-coupling might be avoided. Pre-compression of each chain would alter the propagation velocity within it, so that beam-steering/focussing to be created. The propagation charaistics also change with signal amplitude, leading to the possibility of an acoustic diode. These new innovations would have applications in such areas as ultrasound-enhanced drug delivery, High Intensity Focussed Ultrasound (HIFU) for the treatment of tumours, and harmonic imaging.
超声波用于许多应用,包括医学成像、无损评估、治疗超声波等。在所有这些情况下,通常需要形成图像或创建焦点区域。目前产生最佳声场的方法通常依赖于换能器内的线性过程。这种线性转换过程影响空间分辨率和最大强度方面的合成特性,注意到在此类焦点区域中可以实现的空间分辨率和功率密度存在基本限制。在最近声学领域的工作中,已经证明可以通过粒子链中的非线性效应产生一种新型的声信号,粒子链充当一种波导。这些都是基于孤立波的传播。这些都是低频研究,但本研究将探讨使用这些新结构用于生物医学超声的可能性。标准超声波工作中不使用支持孤立波的材料;尽管性能可能会发生巨大变化,但关于其使用的报道却很少。在该提案中,此类波将在包含多个孤立波链的超声波源内产生,频率在 500 kHz - 5 MHz 范围内。据我们所知,此前尚未对此进行过调查。数组也是可能的,其中每个链形成单个元素。由于链条主要沿其长度耦合,而不是在每条链条之间横向耦合,因此可以避免机械交叉耦合引起的问题。每个链的预压缩将改变其内的传播速度,从而创建光束转向/聚焦。传播特性也会随着信号幅度的变化而变化,从而产生声学二极管的可能性。这些新的创新将在超声增强药物输送、用于治疗肿瘤的高强度聚焦超声(HIFU)以及谐波成像等领域得到应用。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The dynamic excitation of a granular chain: Contact mechanics finite element analysis and experimental validation.
颗粒链的动态激励:接触力学有限元分析和实验验证。
Generation of Ultrasound Pulses in Water Using Granular Chains with a Finite Matching Layer
使用具有有限匹配层的颗粒链在水中生成超声波脉冲
  • DOI:
    10.1103/physrevapplied.8.054032
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Harput S
  • 通讯作者:
    Harput S
Simultaneous trapping and imaging of microbubbles at clinically relevant flow rates
  • DOI:
    10.1109/ultsym.2016.7728393
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Harput;Luzhen Nie;D. Cowell;T. Carpenter;B. Raiton;J. Mclaughlan;S. Freear
  • 通讯作者:
    S. Harput;Luzhen Nie;D. Cowell;T. Carpenter;B. Raiton;J. Mclaughlan;S. Freear
Simultaneous Acoustic Trapping and Imaging of Microbubbles at Clinically Relevant Flow Rates
在临床相关流速下同时对微泡进行声学捕获和成像
  • DOI:
    10.48550/arxiv.1902.01956
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Harput S
  • 通讯作者:
    Harput S
Optimisation of an acoustic resonator for particle manipulation in air
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2015.10.068
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Devendran, Citsabehsan;Billson, Duncan R.;Neild, Adrian
  • 通讯作者:
    Neild, Adrian
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州糖尿病预防和控制计划参与健康差异协作:评估前 5 年
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Laura Shea

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    2013
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  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 43.58万
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知道了