小型管風(fēng)琴可以幫助醫(yī)學(xué)成像

斯特拉斯克萊德大學(xué)的研究人員制造了一種可用于提高醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量的樂(lè)器的小型化版本。

科學(xué)和工程研究人員根據(jù)全尺寸儀器中的各種管道創(chuàng)建了一個(gè)小型管風(fēng)琴。

該設(shè)備旨在通過(guò)擴(kuò)大用于發(fā)射聲波的頻率范圍來(lái)改善來(lái)自掃描儀的圖像，例如胎兒的圖像。研究人員已經(jīng)證明了它能夠產(chǎn)生這些頻率，并通過(guò)使用3D打印機(jī)為器官創(chuàng)造了最佳設(shè)計(jì)。

該研究發(fā)表在IEEE超聲波，鐵電體和頻率控制交易期刊上。

斯特拉斯克萊德數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)系主任，該研究合作伙伴Tony Mulholland教授說(shuō)：“樂(lè)器有各種各樣的設(shè)計(jì)，但它們都有一個(gè)共同點(diǎn) - 它們可以在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)出聲音。所以對(duì)于未來(lái)的醫(yī)學(xué)成像傳感器來(lái)說(shuō)，有一大堆設(shè)計(jì)理念，等待在眾多設(shè)計(jì)中被發(fā)現(xiàn)。

“大約20%的醫(yī)學(xué)掃描是使用超聲波進(jìn)行的。掃描儀通過(guò)發(fā)出頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)的聲波來(lái)創(chuàng)建圖像。掃描儀以單一頻率運(yùn)行 - 類似于只能彈奏一個(gè)音符的鋼琴 - 這部分地解釋了在超聲圖像中看到的相對(duì)較差的分辨率。

“如果我們的掃描儀可以在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射波，那么這將顯著提高成像能力。”

斯特拉斯克萊德超聲波工程中心的James Windmill教授也是該研究的合著者，他說(shuō)：“開(kāi)發(fā)寬帶寬超聲系統(tǒng)可以顯著提高成像能力。使用高分辨率3-D打印機(jī)可以讓我們嘗試新的，三維設(shè)備設(shè)計(jì)具有更快的開(kāi)發(fā)周期。

“樂(lè)器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)創(chuàng)造聲音，經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的精心設(shè)計(jì)，效率非常高。眾所周知，最高頻率的管道長(zhǎng)度最小，例如短笛因此，要實(shí)現(xiàn)超出人類聽(tīng)覺(jué) - 超聲波的頻率 - 長(zhǎng)度必須非常小，確實(shí)長(zhǎng)度為毫米。

“使用傳統(tǒng)制造技術(shù)(例如用于制作樂(lè)器的制造技術(shù))很難構(gòu)建，但關(guān)鍵是使用高分辨率3-D打印機(jī)。”

多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)使用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬開(kāi)發(fā)和測(cè)試設(shè)計(jì)，以加快設(shè)計(jì)過(guò)程。

雖然其發(fā)展處于早期階段，但該技術(shù)還可能對(duì)助聽(tīng)器的設(shè)計(jì)，水下聲納以及核電廠等安全關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)產(chǎn)生重大影響。