Titelaufnahme

Titel
Combined photoacoustic and laser-ultrasound imaging / Dipl.-Ing. Gerhild Wurzinger
Verfasser/ VerfasserinWurzinger, Gerhild
Begutachter / BegutachterinPaltauf, Guenther
ErschienenGraz, March 2017
Umfang109 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Dissertation, 2017
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Bildgebendes Verfahren / Schallwelle
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-110537 Persistent Identifier (URN)
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Combined photoacoustic and laser-ultrasound imaging [25.99 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Photoakustische (PA) und Ultraschall (US) Bildgebung verwenden die gleichen Methoden für die Detektion akustischer Wellen, was deren Kombination vereinfacht. Der Kontrast von PA Bildern ist optischer Natur, wohingegen mit US die mechanischen Eigenschaften eines Objekts abgebildet werden. In der Laser-Ultraschall-Methode (LUS) wird der PA-Effekt für die Erzeugung der einlaufenden Welle verwendet. Diese wird an optisch absorbierenden Quellen außerhalb der Probe erzeugt. Dazu wird der gleiche Laserpuls wie für die PA Anregung innerhalb des Objekts verwendet, wodurch simultane Bildgebung ermöglicht wird. Zuerst wird ein Aufbau für PA- und LUS-Puls-Echo-Tomographie vorgestellt. Eine laser-induzierte einlaufende US Welle wird an der Probe rückgestreut und mit demselben interferometrischen Sensor, der auch die PA Signale misst, detektiert. Mittels Rückprojektion werden 3-dimensionale Bilder rekonstruiert. Gezeigt werden simultan erzeugte PA und LUS Bilder von Phantomen und einem Zebrafisch. Transmittierte US Wellen beinhalten Information über die Schallgeschwindigkeitsverteilung (SGV) innerhalb der Probe. Dazu werden Absorber für LUS in unterschiedlicher Entfernung zum Detektor angebracht. Man erhält so pro Laserpuls eine Projektion der SGV. Die Anwendung der inversen Radontransformation auf diese Projektionen gibt ein 2-dimensionales Bild. In einem rein optischen Aufbau werden letztendlich Bildgebende Verfahren basierend auf PA, Puls-Echo-LUS und LUS-Transmission kombiniert und die erzielbare Auflösung der SGV-Bilder und die Genauigkeit der erhaltenen Werte analysiert. Normalerweise wird in der Bildrekonstruktion von einer konstanten Schallgeschwindigkeit ausgegangen, aber zur Verbesserung der Auflösung der PA und Puls-Echo Bilder wird die SGV implementiert.

Zusammenfassung (Englisch)

Photoacoustic (PA) and ultrasound (US) imaging use the same instrumentation for the detection of acoustic waves and can therefore be combined easily. While PA images mainly reveal the optical absorption properties of an object the contrast in US images is given by its mechanical properties. The laser ultrasound method (LUS) uses the PA effect for the generation of the incoming US waves. Acoustic waves are launched by optically absorbing targets, which are placed outside the sample. For simultaneous LUS and PA imaging part of the same laser pulse that is used to illuminate the object is used for the illumination of these external absorbers. First a setup for simultaneous PA and pulse-echo LUS tomography is presented. A laser-generated plane US wave is scattered at the imaging object and measured with the same interferometric detector that also acquires the PA signals. After separation of the data, three-dimensional, co-registered images are reconstructed using back-projection. Images are shown of phantoms and of a zebra fish, demonstrating the complementary information of the two imaging modalities. Speed-of-sound (SOS) maps on the other hand can be obtained upon the detection of US pulses that have traversed the sample. Due to a special arrangement of absorbing targets for LUS generation a single laser pulse yields information for a projection of the SOS distribution inside the object. Reconstruction of a two-dimensional SOS distribution is then accomplished by applying an inverse Radon transform to the projections. Finally a purely optical setup for tri-modality PA, LUS pulse-echo and SOS section imaging is presented. The setup is characterized regarding its imaging resolution and its ability to generate quantitative SOS values. The knowledge of the SOS distribution is also used to improve the reconstruction of the PA and pulse-echo LUS images, where typically a constant average value is assumed.