應(yīng)用案例

【概述】

本研究中使用ATA-3000系列功率放大器，搭建超聲-電磁耦合彈性成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。隨著近年來(lái)納米技術(shù)的飛速發(fā)展，具有獨(dú)特光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)以及磁學(xué)等特性的納米材料常用于腫瘤標(biāo)志物的特異識(shí)別，能有效提高各種影像技術(shù)對(duì)癌癥診斷的靈敏度和準(zhǔn)確度，為肝癌的精準(zhǔn)診斷提供了重要的參考依據(jù)。然而，將納米技術(shù)與超聲彈性成像相結(jié)合，仍缺乏研究報(bào)道。基于磁納米粒子的超聲－電磁耦合彈性成像的新方法研究。該方法是利用磁納米粒子在脈沖磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁致振動(dòng)，并導(dǎo)致周圍組織的剪切波傳播，通過(guò)超聲探測(cè)粒子振動(dòng)及剪切波傳播即可獲得磁納米粒子的分布及周圍組織的彈性信息。

ATA-3000系列功率放大器在基于磁納米粒子的超聲-電磁耦合彈性成像實(shí)驗(yàn)中，與任意波函數(shù)發(fā)生器、激勵(lì)線圈構(gòu)成激勵(lì)信號(hào)源模塊，可放大0-100KHz頻率的信號(hào)。其應(yīng)用效果體現(xiàn)在：能將激勵(lì)信號(hào)放大20dB后驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，有效激發(fā)磁納米粒子產(chǎn)生振動(dòng)，配合Verasonics超聲成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子振動(dòng)及剪切波傳播的檢測(cè)；通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度（如提升至300mT），可提高振動(dòng)信號(hào)信噪比，使剪切波傳播距離更遠(yuǎn)，且在檢測(cè)深度達(dá)7cm時(shí)仍能有效評(píng)估剪切波速度，為實(shí)驗(yàn)中磁致振動(dòng)的激發(fā)和彈性成像的準(zhǔn)確性提供了關(guān)鍵支撐。

實(shí)驗(yàn)名稱：超聲-電磁耦合彈性成像實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：在超聲-電磁耦合彈性成像實(shí)驗(yàn)中，激勵(lì)模塊通過(guò)“電信號(hào)生成-放大-磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換”的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)驅(qū)動(dòng)磁納米粒子振動(dòng)：函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生特定波形的電信號(hào)，經(jīng)功率放大器適度放大后輸入激勵(lì)線圈，線圈將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖磁場(chǎng)，促使磁納米粒子受磁致作用產(chǎn)生振動(dòng)并激發(fā)周圍組織的剪切波。功率放大器在此過(guò)程中作為信號(hào)放大的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其作用是確保激勵(lì)線圈獲得足夠強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)電流，從而生成滿足實(shí)驗(yàn)要求的脈沖磁場(chǎng)（如300mT），為磁納米粒子的有效振動(dòng)及后續(xù)剪切波的超聲檢測(cè)提供必要的激勵(lì)條件。該過(guò)程通過(guò)跨物理場(chǎng)耦合（電-磁-聲）實(shí)現(xiàn)對(duì)組織彈性信息的間接獲取，功率放大器的應(yīng)用保障了激勵(lì)信號(hào)的能量輸出，是連接電信號(hào)與磁場(chǎng)激勵(lì)的重要環(huán)節(jié)，支撐了磁致振動(dòng)效應(yīng)的觸發(fā)與剪切波傳播的激發(fā)。

實(shí)驗(yàn)框圖：

實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：在超聲-電磁耦合彈性成像實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置任意波形發(fā)生器發(fā)射脈沖寬度為高斯脈沖，經(jīng)功率放大器放大20dB后經(jīng)由激勵(lì)線圈產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)磁納米粒子產(chǎn)生振動(dòng)。在發(fā)射激勵(lì)脈沖的同時(shí)，超聲采集系統(tǒng)同步發(fā)射平面波對(duì)磁納米粒子振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。采用VerasonicsVantage128和PhilipsL7-4線陣探頭（中心頻率為5MHz），重復(fù)頻率為10KHz，復(fù)合角度個(gè)數(shù)為5，有效探測(cè)頻率為2KHz。該實(shí)驗(yàn)采集了100幀圖像，即采集時(shí)間為50ms。仿體中的磁納米粒子受到脈沖磁場(chǎng)的作用產(chǎn)生振動(dòng)，利用超快速平面超聲波采集系統(tǒng)對(duì)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行采集，然后通過(guò)二維自相關(guān)算法計(jì)算出粒子的振動(dòng)位移進(jìn)而求出剪切波速度，由剪切波速度和剪切模量的關(guān)系可以得到該區(qū)域的力學(xué)特性信息。

應(yīng)用方向：肝癌早期精準(zhǔn)診斷，肝臟疾病綜合評(píng)估，醫(yī)療器械加工，靶向彈性成像技術(shù)拓展

應(yīng)用場(chǎng)景：超聲-電磁耦合彈性成像，磁納米粒子，磁致振動(dòng)，靶向彈性成像,離體/活體檢測(cè)

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

一、寬頻帶與平坦響應(yīng)——精準(zhǔn)匹配高斯脈沖波形，保障磁納米粒子振動(dòng)起始時(shí)間精確同步

二、高電流輸出與大功率驅(qū)動(dòng)——實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)，支撐深度剪切波檢測(cè)

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障仿體實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)可重復(fù)性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-300/3000系列功率放大器

圖：ATA-300/3000系列功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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