Multi-wave Electromagnetic-Acoustic Sensing and Imaging

این پایان نامه طیف گسترده ای از موضوعات بین رشته ای در مورد سنجش و تصویربرداری الکترومغناطیسی- آکوستیک (EM-Acoustic) را پوشش می دهد، که عمدتاً به سه جنبه می پردازد: فیزیک اساسی، کاربردهای زیست پزشکی حیاتی، و طراحی سیستم حسی/تصویربرداری. از دیدگاه فیزیک بنیادی، چندین روش بسیار جالب سنجش و تصویربرداری EM-Acoustic را معرفی می کند که به طور بالقوه می تواند حساسیت بالاتر، قابلیت چند کنتراست و عملکرد تصویربرداری بهتر با اعوجاج کمتر را ارائه دهد. از دیدگاه کاربردهای زیست پزشکی، این پایان نامه تکنیک های مفیدی را معرفی می کند که به طور خاص برای رسیدگی به برنامه های کاربردی چالش برانگیز زیست پزشکی، ارائه کنتراست غنی، حساسیت بالاتر و وضوح فضایی بهتر طراحی شده اند. هر دو آزمایش فانتوم و ex vivo ارائه شده‌اند و اعتبارسنجی‌های in vivo در حال پیشرفت به سمت سناریوهای کاربردی بالینی واقعی هستند. از دیدگاه طراحی سیستم سنجش و تصویربرداری، این کتاب چندین نمونه اولیه حسی/تصویربرداری امیدوارکننده را پیشنهاد می‌کند. علاوه بر این، پیشنهادهای ملموسی ارائه می‌کند که می‌تواند این سیستم‌ها را به محصولات «واقعی» و تجاری‌سازی نزدیک‌تر کند، مانند جایگزینی لیزرهای پرهزینه با دیودهای لیزر قابل حمل، یا یکپارچه‌سازی انتقال و ضبط داده‌ها بر روی یک برد.

This thesis covers a broad range of interdisciplinary topics concerning electromagnetic-acoustic (EM-Acoustic) sensing and imaging, mainly addressing three aspects: fundamental physics, critical biomedical applications, and sensing/imaging system design. From the fundamental physics perspective, it introduces several highly interesting EM-Acoustic sensing and imaging methods, which can potentially provide higher sensitivity, multi-contrast capability, and better imaging performance with less distortion. From the biomedical applications perspective, the thesis introduces useful techniques specifically designed to address selected challenging biomedical applications, delivering rich contrast, higher sensitivity and finer spatial resolution. Both phantom and ex vivo experiments are presented, and in vivo validations are progressing towards real clinical application scenarios. From the sensing and imaging system design perspective, the book proposes several promising sensing/imaging prototypes. Further, it offers concrete suggestions that could bring these systems closer to becoming “real” products and commercialization, such as replacing costly lasers with portable laser diodes, or integrating transmitting and data recording on a single board.