发声起止声带多层振动的2.5维高帧率超声成像及振动力学特性混合提取方法
批准号:
81771854
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
万明习
依托单位:
学科分类:
H2703.超声医学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴亮、敬博文、肖科、叱干鹏举、葛正同、余先波、王昕、李贤军、王波涛
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中文摘要
发声起止过程中声带振动力学特性的观测,对喉发声生理研究和发声功能评价具有重要价值。本项目针对现有医学成像技术难以对发声起止过程中声带多层组织振动进行成像的问题,提出2.5维高帧率超声成像和声带多层组织力学特性混合提取方法,提出和重点研究:1)能覆盖声带动态调节范围的2.5维超声面阵换能器及其高帧率多角度复合超声波束发射与合成方案,和高信噪比、高分辨力的超声射频信号解卷积算法等关键技术,并实施集成为2.5维超声成像系统;2)基于2.5维超声回波数据的微米级精度声带组织运动估计算法,和基于声带多质量块数学模型的声带振动模式特征和组织力学参数直接提取和反求提取的混合提取方法;3)不同生理和病理性发声障碍状况下发声起止过程中声带振动模式特征与力学参数的统计分布特性。使发声起止过程中声带多层振动力学特性的检测和研究成为可能,为喉发声功能评价和嗓音疾病诊断提供定量化和精准化的新方法。
英文摘要
Imaging of the vibration pattern and measurement of the vocal fold mechanical properties during phonation onset/offset are valuable for understanding vocal physiology and assessing vocal function. In order to capture the dynamic vibration process of the multi-layered vocal folds during phonation onset/offset, this project proposes a compound method to extract mechanical characteristics of the multi-layerd vocal fold based on development of a 2.5-dimensional high-frame rate ultrasonic imaging system. The project plans to: (1) develop an high frame rate ultrasonic imaging system with integration of a 2.5D ultrasonic transducer to cover space range of vocal fold vibration and multi-angle compounding beam emission and beamforming strategy and ultrasonic radio frequency signal-based deconvolution technique to obtain high SNR and high resolution images; (2) develop a compound method to directly extract vibration patterns of the multi-layered vocal folds through a motion estimation algorithm with micron level precision and to indirectly extract mechanical properties of the vocal fold tissue based on a multi-mass vocal fold model; (3) investigate the vibration patterns and mechanical characteristics of the multi-layered vocal folds under different phonation conditions and different pathological conditions. This work makes it possible to image and measure the mechanical characteristics of the vocal fold vibration during phonation onset/offset, finally facilitate quantitative evaluation of vocal function and precise diagnosis of voice disorders.
嗓音健康对人类正常高效的语言交流具有重要影响,声带高速振动过程能够准确反映嗓音健康和发声功能。然而,声带高速、多层、多维的复杂振动过程,对于成像设备和观测技术提出了较高要求,为发声动态过程中的嗓音功能评估提出了挑战。本项目针对动态发声条件下的声带振动过程,提出并研究了具有无侵入、高帧率、高分辨、宽视野的超声成像技术,并基于此发展了声带振动模式特征和组织力学参数的提取与分析方法,取得了重要进展和结果。首先,发展了基于阵列换能器的透射超声声门图成像技术和电声门图信号门控的高帧率超声成像技术,分别实现了对声带表层和体层振动的高速成像和时空特征提取,并通过物理模型、动物模型和在体发声验证了技术方法的可行性,分析了不同发声条件下的声带振动模式特征。其次,基于理论模型和动物实验,研究了声带振动模式与组织力学特征之间的相互关系,为发展动态发声过程中的组织力学特征测量和神经肌肉控制机制奠定了基础。此外,本项目在超声波波束合成、高分辨平面波成像等算法技术方法方面也取得了一定的成果。综上所述,本项目为解决动态发声条件下高时空分辨的声带多层组织成像等难题提供了帮助,填补了嗓音医学中对动态发声调节过程中声带振动模式特征和组织力学提取的研究空白,为喉发声功能评价和嗓音疾病诊断提供了定量化和精准化的新方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A Deep Siamese-Based Plantar Fasciitis Classification Method Using Shear Wave Elastography
基于深连体的剪切波弹性成像足底筋膜炎分类方法
DOI:10.1109/access.2019.2940645
发表时间:2019-01-01
期刊:IEEE ACCESS
影响因子:3.9
作者:Gao, Junling;Xu, Lei;Wan, Mingxi
通讯作者:Wan, Mingxi
Dual apodization with cross-correlation combined with robust Capon beamformer applied to ultrasound passive cavitation mapping
具有互相关性的双变迹结合稳健的 Capon 波束形成器应用于超声被动空化测绘
DOI:10.1002/mp.14093
发表时间:2020
期刊:Medical Physics
影响因子:3.8
作者:Shukuan Lu;Renyan Li;Yan Zhao;Xianbo Yu;Diya Wang;Mingxi Wan
通讯作者:Mingxi Wan
Visualizing the mechanical wave of vocal fold tissue during phonation using electroglottogram-triggered ultrasonography
使用电声门图触发超声检查发声期间声带组织的机械波可视化
DOI:10.1121/1.5039726
发表时间:2018-05-01
期刊:JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA
影响因子:2.4
作者:Jing, Bowen;Ge, Zhengtong;Wan, Mingxi
通讯作者:Wan, Mingxi
Histotripsy using dual frequency of second harmonic superimposition and hundred-microsecond ultrasound pulses
使用二次谐波叠加双频和百微秒超声脉冲进行组织解剖
DOI:10.1016/j.ultrasmedbio.2018.05.024
发表时间:2018
期刊:Ultrasound Med Biol
影响因子:--
作者:Yujiao Li;Rui Wang;Mingzhu Lu;Linglu Zhang;Yanshan Liu;Dan Han;Xuan Wang;Yizhe Geng;Mingxi Wan
通讯作者:Mingxi Wan
Fluidity and elasticity form a concise set of viscoelastic biomarkers for breast cancer diagnosis based on Kelvin–Voigt fractional derivative modeling
流动性和弹性形成了一套简洁的粘弹性生物标志物,用于基于 Kelvin-Voigt 分数阶导数模型的乳腺癌诊断
DOI:10.1007/s10237-020-01330-7
发表时间:2020-04
期刊:Biomechanics and Modeling in Mechanobiology
影响因子:3.5
作者:Hongmei Zhang;Ying Guo;Yan Zhou;Hongrui Zhu;Pengying Wu;Kai Wang;Litao Ruan;Mingxi Wan;Michael F. Insana
通讯作者:Michael F. Insana
具有多音素过渡与韵律特征的电子喉元音/辅音异位等效嗓音源合成理论方法与应用实验研究
- 批准号:11274250
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:万明习
- 依托单位:
基于面部和喉部运动特征动态调节的咽腔电子“喉”理论方法与应用实验研究
- 批准号:10874137
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:万明习
- 依托单位:
药物载体微粒(泡)、低强度聚焦超声(LIFU)精细与适形控制释放和实时监控成像
- 批准号:30630024
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:135.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:万明习
- 依托单位:
体内可重组复合结构亚微米造影微泡与稀疏微血管及淋巴结超宽带高杂波抑制超声造影成像
- 批准号:30570487
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:万明习
- 依托单位:
复合包裹靶向UCA、微血管灌注成像与间接分子成像
- 批准号:30270404
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:万明习
- 依托单位:
血管壁高频超声弹性显示微成像研究
- 批准号:39970208
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:14.0万元
- 批准年份:1999
- 负责人:万明习
- 依托单位:
超声造影剂非线性性,谐波多普勒技术与谐波成象的研究
- 批准号:39570217
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:9.0万元
- 批准年份:1995
- 负责人:万明习
- 依托单位:
人体软组织运动响应超声光流实时成像方法
- 批准号:39470212
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:1994
- 负责人:万明习
- 依托单位:
自动按需调节嗓音源再生方法的研究
- 批准号:69101002
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:4.7万元
- 批准年份:1991
- 负责人:万明习
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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