Wissenschaftler finden Weg zur überwindung von Grenzen der Ultraschall-Bildgebung

Die Erfassung flüchtige Schallwellen zu erfassen mehr Details

University of California, Berkeley, Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, Sie zu überwinden eine der wichtigsten Einschränkungen von Ultraschall-Bildgebung – die schlechte Auflösung des Bildes.

Alle, die hatte einen Ultraschall, einschließlich die meisten schwangeren Frauen, die sich mit den impressionistischen Charakter der Bilder. Eine der Grenzen zum detail erhältlich mit Sonographie ist die Frequenz des Tons: Die grundlegenden Gesetze der Physik diktieren, dass die kleinsten Objekte, die Sie „sehen“ können, sind etwa die Größe der Wellenlänge der Schallwellen. Für Ultraschall der tiefen Gewebe im Körper, wie zum Beispiel die Schallwellen sind in der Regel 1-5 megahertz – weit höher als das, was die Menschen hören können – die erlegt eine auflösungsgrenze von etwa einem millimeter.

In einem Papier erscheinen noch diese Woche online in der Fachzeitschrift Nature Physics, Physiker an der UC Berkeley und der Universidad Autonoma de Madrid in Spanien zeigen, wie zu erfassen, die evaneszenten Wellen abprallen, ein Objekt zu rekonstruieren detail so klein wie ein-fünfzigstel der Wellenlänge der Schallwellen. Flüchtige Schallwellen sind Schwingungen, die in der Nähe des Objekts, der Feuchte innerhalb einer sehr kurzen Entfernung, im Gegensatz zu propagierenden Wellen, die Reisen können über eine lange Distanz.

„Mit unserem Gerät können wir abholen und senden Sie die evaneszenten Wellen, die eine wesentliche Fraktion der ultra-subwavelength Informationen aus dem Objekt, so dass wir erkennen können super-resolution acoustic imaging,“ sagte ersten Autor Jie Zhu, post-doctoral fellow im Zentrum für Skalierbare und Integrierte NanoManufacturing (SINAM), ein National Science Foundation finanziert Nano-scale Science and Engineering Center an der UC Berkeley.

Die Forscher nennen Ihr Gerät für die Erfassung von evaneszenten Wellen, die als drei-dimensionale, holey-strukturierte metamaterial. Es besteht aus 1.600 hohlen Kupfer-Rohre gebündelt in einem 16-Zentimeter (6 Zoll) Balken mit einem quadratischen Querschnitt von 6,3 cm (2,5 Zoll). Die Nähe zu einem Objekt, die Struktur erfasst, die evaneszenten Wellen und leitet Sie über zu dem gegenüberliegenden Ende.

In einem praktischen Gerät, Zhu sagte, dass das metamaterial montiert werden kann auf das Ende einer Ultraschall-Sonde, die wesentlich zur Verbesserung der Bildauflösung. Das Gerät würde sich auch verbessern, Unterwasser-Sonographie, oder sonar, sowie non-destructive evaluation in der Industrie-Anwendungen.

„Für Ultraschall-Erkennung, die Bild-Auflösung ist in der Regel im millimeter-Bereich“, sagte co-Autor Xiaobo Yin. „Mit diesem Gerät, die Auflösung ist nur begrenzt durch die Größe der Löcher.“

In der Forscher-Experimente, die Löcher in der Kupfer-Rohre waren etwa einen millimeter im Durchmesser. Mit akustischen Wellen von etwa 2 kHz, die Auflösung eines Bildes normalerweise beschränkt auf die Wellenlänge, oder 200 Millimeter. Mit Ihren löchrigen strukturierte metamaterial, um die feature-Größe, die kleiner als 4 mm, oder einem fünfzigstel einer Wellenlänge.

„Ohne das metamaterial, wäre es unmöglich, zu erkennen, wie tief der sub-Wellenlängen-Objekt auf allen,“ Yin sagte.

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