具有空化检测功能的超声病理组织处理系统

论文摘要

实验证明超声可以通过空化效应来加速病理组织处理的过程,超声诱发的空化状态与病理组织处理的结果直接相关。次谐波信号检测法是被用来检测空化活动的众多检测方法之一。常规的次谐波信号检测法被用于检测空化时大多是在超声功率密度稳态空化或瞬态空化的条件下进行的,一方面稳态空化或瞬态空化所要求的超声功率密度值远高于组织样品可以承受的范围,因而会造成待处理组织样品的损坏,而这种情况在临床上是无法接受的;另一方面传统的次谐波信号检测法在超声功率密度远低于稳态空化或瞬态空化的区域内(我们定义为临界空化区)变得不稳定,因此有必要研究在临界空化区对空化的检测方法。本文研发了一款可以加速病理组织处理且具有空化检测功能的超声病理组织处理系统。该系统的工作频率为200k Hz、功率值可调,通过侧壁贴装的超声传感器可以检测由空化气泡振荡而产生的次谐波信号。在本文中,我们使用次谐波信号检测法检测超声加速病理组织处理期间的空化活动,将空化检测系统检测到的目标信号经过放大、低通滤波以及离散化处理等信号处理过程后,最终对目标信号进行FFT处理,以提取到的目标信号幅度作为评估空化活动的指标。在本文的研究工作中,我们根据常规的次谐波信号检测法在不同的超声功率密度下对病理组织处理环境中的多个次谐波信号进行检测。为了模拟超声加速病理组织处理的实际过程,在处理容器中分别加入了不同体积和材质的物体,如组织包埋盒、橡胶块或磁环等,观察检测到的次谐波信号的特性及变化规律。最后,我们探究了温度因素对空化活动的影响。研究发现,在液体环境中检测到的每一个次谐波信号都可以比较明确的划分为非空化区域、临界空化区域以及空化区域,但信号幅度和空化阈值等特征因素有些许不同。当我们模拟超声加速病理组织处理的实际过程,尝试在处理容器中加入不同的物体后发现,检测到的新的次谐波信号变得极不稳定且不具有单调性,因而无法判定空化的状态。所以,本文提出了将次谐波信号作为特征向量的方法。本文将次谐波信号作为特征向量,不同频率下的多个特征向量在不同参数的组合下可以得到全新的组合特征向量,并以此作为评估空化活动的依据,实现了在超声处理容器中存在异物的条件下对空化进行稳定检测的目的。此外,为了实现对空化效应的快速判定,本文以超声功率密度和次谐波信号强度为信号特征,采用线性分类的方法对特征向量进行线性分类,得到了可以快速判定是否出现空化的判定曲线。最后,本文在探究温度参数对空化活动影响的实验中发现:在一定范围内,适当的提高温度,有助于空化活动的发生。本文首次提出在超声加速病理组织处理期间对空化活动进行检测的研究。并且,在通过大量实验后发现,常规的次谐波信号检测法不适合用于超声加速病理组织处理期间对空化的检测。本文创新性的提出以次谐波信号作为特征向量,以不同频率的多个特征向量在不同参数的组合下得到的组合特征向量为依据检测空化活动的方法。本文的研究内容可以为超声加速病理组织处理提供环境参数的参考,能够极大地促进病理诊断在临床治疗中的应用,同时也为超声空化在临床快速病理组织处理中的应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 病理组织处理
•   1.2 超声空化
•   1.3 本文的主要研究工作
• 第二章 超声空化的检测方法
•   2.1 声学检测法
•   2.2 化学计量法
•     2.2.1 碘释放法
•     2.2.2 荧光光谱技术检测-OH
•     2.2.3 电化学方法检测空化
• 第三章 系统设计
•   3.1 系统概述
•   3.2 超声功率放大器的原理分析
•   3.3 器件的选型
•     3.3.1 信号源的选取
•     3.3.2 驱动电路
•     3.3.3 功放电路
•     3.3.4 传感器的选型
•     3.3.5 低通滤波电路
• 第四章 实验过程与实验分析
•   4.1 次谐波信号检测与检测方法的改进
•   4.2 线性分类在空化检测中的应用
•   4.3 温度对空化的影响
•   4.4 结论
• 第五章 总结与展望
•   5.1 项目总结
•   5.2 未来的研究方向
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的文章
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈继康

导师: 杨济民

关键词: 超声,空化效应,气泡振荡,次谐波信号分析,空化检测,快速病理组织处理

来源: 山东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 物理学,临床医学

单位: 山东师范大学

分类号: O426.9;R445.1

总页数: 52

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