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研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Jan 20, 2016

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研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室. 李百祺. 多元化學習! 結合生物醫學與電子資訊科技已是前瞻研究趨勢!. 跨領域研究 很有趣 很有意義 很有挑戰性. What is Biomedical Engineering ?. Interdisciplinary area of Biology, Medicine and Engineering . Prevention, diagnosis and therapy of diseases. Science, engineering and clinical applications. - PowerPoint PPT Presentation
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Page 1: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

研究介紹生物醫學超音波影像實驗室

李百祺

Page 2: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

多元化學習!結合生物醫學與電子資訊科技已是前瞻研究趨勢!

Page 3: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

• 跨領域研究–很有趣–很有意義–很有挑戰性

Page 4: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

What is Biomedical Engineering?

• Interdisciplinary area of Biology, Medicine and Engineering.

• Prevention, diagnosis and therapy of diseases.

• Science, engineering and clinical applications.

• Full of innovations and combination of the state of the arts.

Page 5: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

PhysicsSystems

Signal Processing

Ultrasonic Imaging:-Micro imaging-Breast imaging-Molecular imaging

Therapy:-Cavitation-Gene transfection

Photoacoustics:-Imaging-Nanoparticles

Systems:-Transducer-HW/SW

合作團隊: 臺大醫學院、生命科學院、基因體中心、奈米中心、國家衛生院、成大、師大、中正、暨南 ,…等單位。跨領域研究:電子、物理、醫學、生命科學、化學、奈米材料。

Page 6: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Ultrasonic Micro-Imaging

Page 7: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Mouse Embryo Micro-ImagingD

ep

th (

mm

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8

9

10

11

12

13

14

15

P

Umbilical Cord

Width (mm)

Dep

th (

mm

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8

9

10

11

12

13

14

15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8

9

10

11

12

13

14

15

P

Umbilical Cord

Width (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8

9

10

11

12

13

14

15

-30

-20

-10

0

10

20

30

Velocity (mm/s)

Page 8: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Cover of IEEE Trans. on UFFC, Jan. 2004

Mouse Tumor Micro-Imaging

Page 9: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Ultrasound Assisted Therapy

Page 10: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

M icrobubbles and Cavitation

From UC Davis

Page 11: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Cavitation vs. Gene Transfection/Cell Viability

Differential ICD (V-s)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

Tra

nsfe

ctio

n R

ate

(%)

10

20

30

40

50

60

PressureConcentrationPulse lengthRegressive curve

Differential ICD (V-s)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

Cel

l Via

bilit

y (%

)

20

40

60

80

100

120PressureConcentrationPulse length Regressive curve

Page 12: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Photoacoustic Imaging and Gold Nanoparticles

Page 13: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Optoacoustic (Photoacoustic) Imaging

From TAMU

From Fairway

Page 14: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

High frame rate photoacoustic imaging system

ultrasonic transducer Lightguide

Cylindrical lensSample

Laser system: Q-switched Nd:YAG

(wavelength 1064 nm, pulse duration 8 ns

Pulse repetition freq. 15 frames/s)

Lightguides: fiber bundle (15,000 fibers)

(output: 3 mm X 30 mm illumination area)

Photoacoustic probe:

Optical: Light guide with cylindrical lens

Acoustic: Linear array with 128 channels

(pitch : 0.3 mm, fc = 5 MHz)

Reflecting foil: 9 μm

Page 15: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Nanoprobe Designs

HER2Ab-HER2Ab-AuNRAuNR785785

A.R.=3.7

A

CXCR4Ab-CXCR4Ab-AuNRAuNR10001000

A.R.=5.9

B

785 nm1000 nm

Page 16: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Molecular Imaging with Two Targets

Page 17: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

x 10-6

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

Time (seconds)

volta

ge (

V)

Pulse-echo response

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

Frequency (MHz)

dB

Frequency response

Central frequency : 11.43MHz

BW : 15.75% at -6dB

mm

mm

IVUS, graphite phantom, DR=60, average=64

-15 -10 -5 0 5 10 15

-15

-10

-5

0

5

10

150

10

20

30

40

50

60

Transit ring transducer

Catheter

Single element

IVUS transducer

Intravascular PA Imaging

Page 18: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

Systems and Probes

Page 19: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

System Development

Page 20: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

High Frequency Transducer

Parylene Matching Layer

Silver-Epoxy Matching Layer

LiNbO3

Insulating Epoxy

Conductive Epoxy Backing

Brass Housing

Signal Wire

SMC Electrical Connector

Cr/Au Electrodes

Cr/Au Electrodes

(a). SEUT (b). SEAT

Page 21: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

• 跨領域研究–很有趣–很有意義–很有挑戰性

• 電機系的同學,在跨領域的環境中,發揮自己的專長– nVIDIA for Medical Imaging–無線神經電刺激器–血管內的影像世界– ,…

Page 22: 研究介紹 生物醫學超音波影像實驗室

聯絡方式• 博理館 425室• 02-33663551

[email protected]

• http://ultrasound.ee.ntu.edu.tw

• 生物醫學超音波影像實驗室 : 明達館 731室、博理館 529室、慶齡中心、展書樓、奈米中心、基因體中心 6F