100 MHz Acousto-optic Hydrophone Probe for Biomedical Ultrasound Applications
适用于生物医学超声应用的 100 MHz 声光水听器探头
基本信息
- 批准号:7465348
- 负责人:
- 金额:$ 32.18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2006
- 资助国家:美国
- 起止时间:2006-09-01 至 2010-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcousticsCaliberCalibrationCharacteristicsClinicalDataDevelopmentDevicesDiagnosticDiagnostic ImagingDimensionsElectromagnetic FieldsElementsEquipmentExhibitsFiberFiber OpticsFocused Ultrasound TherapyFrequenciesImageImmuneIndiumMalignant - descriptorMeasurementMeasuresMechanicsMedicineMethodsModalityModelingOpticsOutcomeOutputPerformanceRangeResearchResolutionSafetyStimulusSystemTestingTherapeuticTimeTissuesTransducersUltrasonic TransducerUltrasonographyUncertaintyclinical applicationclinically relevantdesignin vivoindexinginnovationmillimeteroptical fiberpressureresponsesensor
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): We propose to design, develop and experimentally verify the performance of a highly innovative, acoustooptic measurement system with sub-millimeter resolution, appropriate for characterization of ultrasound fields encountered in clinical applications. Such a system with spatial and temporal resolutions proposed here is not currently available. The innovative elements of the proposed research include the development of a tapered fiber optic (FO) sensor with an active diameter on the order of 5-7 mu m (microns) that operates in the frequency range from 0.1 - 100 MHz and is sufficiently robust to measure fields generated by High Frequency Focused Ultrasound (HIFU) transducers used for treatment of malignant tissues. The small physical dimensions of the sensor will obviate the need for spatial averaging corrections so that true pressure-time (p-t) waveforms can be faithfully recorded. The recording of these waveforms is essential in order to determine all clinically relevant safety indicators, such as Mechanical and Thermal Indices. The sensitivity of the FO sensor will be comparable with that typical of currently used hydrophone probes. As optical fibers are inherently immune to non-optical electromagnetic fields stimuli, this proposed system has a potential of being nearly immune to Electromagnetic Field Interference (EMI). In addition, the intrinsically rugged characteristics of the fiber constitute an attractive feature as the existing ultrasound hydrophone probes are fragile and, in practice, cannot be used in therapeutic HIFU fields. Also, the miniature physical dimensions of the fiber optic sensor make it potentially well suited for in vivo measurements, virtually impossible with the currently available ultrasound hydrophone probes. Preliminary data indicate that once fully developed and calibrated, the acousto-optic system will form an important breakthrough in acoustic measurements of both diagnostic and therapeutic fields. Such outcome will also accelerate further advances of ultrasound applications in medicine. These advances are important because ultrasound offers nonionizing interaction with tissue and is economically favorable in comparison with other imaging and interventional modalities.
描述(由申请人提供):我们建议设计、开发并通过实验验证具有亚毫米分辨率的高度创新的声光测量系统的性能,适用于临床应用中遇到的超声场的表征。此处提出的具有空间和时间分辨率的这种系统目前尚不可用。拟议研究的创新要素包括开发锥形光纤 (FO) 传感器,其有效直径约为 5-7 μ m(微米),工作频率范围为 0.1 - 100 MHz,并且足够坚固测量用于治疗恶性组织的高频聚焦超声 (HIFU) 传感器产生的场。传感器的物理尺寸较小,无需进行空间平均校正,从而可以忠实地记录真实的压力-时间 (p-t) 波形。为了确定所有临床相关的安全指标,例如机械指数和热指数,记录这些波形至关重要。 FO 传感器的灵敏度将与当前使用的水听器探头的典型灵敏度相当。由于光纤本质上不受非光学电磁场刺激的影响,因此该系统具有几乎不受电磁场干扰(EMI)的潜力。此外,光纤固有的坚固特性构成了一个有吸引力的特征,因为现有的超声水听器探头很脆弱,并且在实践中不能用于治疗 HIFU 领域。此外,光纤传感器的微型物理尺寸使其非常适合体内测量,而这对于目前可用的超声水听器探头来说几乎是不可能的。初步数据表明,一旦完全开发和校准,声光系统将在诊断和治疗领域的声学测量方面形成重要突破。这样的结果也将加速超声波在医学中应用的进一步发展。这些进步很重要,因为超声提供了与组织的非电离相互作用,并且与其他成像和介入方式相比在经济上更有利。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Membrane hydrophone phase characteristics through nonlinear acoustics measurements.
通过非线性声学测量的膜水听器相位特性。
- DOI:10.1109/tuffc.2011.2099
- 发表时间:2011
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bloomfield,PhilipE;Gandhi,Gaurav;Lewin,PeterA
- 通讯作者:Lewin,PeterA
Thin film metal coated fiber optic hydrophone probe.
- DOI:10.1364/ao.48.000g77
- 发表时间:2009-11-01
- 期刊:
- 影响因子:1.9
- 作者:Gopinath Minasamudram R;Arora P;Gandhi G;Daryoush AS;El-Sherif MA;Lewin PA
- 通讯作者:Lewin PA
Development of calibration techniques for ultrasonic hydrophone probes in the frequency range from 1 to 100 MHz.
- DOI:10.1016/j.ultras.2008.09.011
- 发表时间:2009-03
- 期刊:
- 影响因子:4.2
- 作者:Umchid, S.;Gopinath, R.;Srinivasan, K.;Lewin, P. A.;Daryoush, A. S.;Bansal, L.;El-Sherif, M.
- 通讯作者:El-Sherif, M.
Nonlinear Acoustics in Ultrasound Metrology and other Selected Applications.
超声计量和其他选定应用中的非线性声学。
- DOI:10.1016/j.phpro.2010.01.004
- 发表时间:2010
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Lewin,PeterA
- 通讯作者:Lewin,PeterA
Fast prediction of pulsed nonlinear acoustic fields from clinically relevant sources using time-averaged wave envelope approach: comparison of numerical simulations and experimental results.
- DOI:10.1016/j.ultras.2008.03.013
- 发表时间:2008-12
- 期刊:
- 影响因子:4.2
- 作者:J. Wójcik;T. Kujawska;A. Nowicki;P. Lewin
- 通讯作者:J. Wójcik;T. Kujawska;A. Nowicki;P. Lewin
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