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)建了一個小型管風(fēng)琴。

該設(shè)備旨在通過擴(kuò)大用于發(fā)射聲波的頻率范圍來改善來自掃描儀的圖像，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：“樂器有各種各樣的設(shè)計(jì)，但它們都有一個共同點(diǎn) - 它們可以在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)出聲音。所以對于未來的醫(yī)學(xué)成像傳感器來說，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。掃描儀通過發(fā)出頻率高于人類聽覺的聲波來創(chuàng)建圖像。掃描儀以單一頻率運(yùn)行 - 類似于只能彈奏一個音符的鋼琴 - 這部分地解釋了在超聲圖像中看到的相對較差的分辨率。

“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：“開發(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)具有更快的開發(fā)周期。

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

“使用傳統(tǒng)制造技術(shù)(例如用于制作樂器的制造技術(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)模擬開發(fā)和測試設(shè)計(jì)，以加快設(shè)計(jì)過程。

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