丁鹤平
- 作品数：10 被引量：21H指数：3
- 供职机构：南京师范大学物理科学与技术学院更多>>
- 发文基金：江苏省自然科学基金国家自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：理学机械工程一般工业技术电子电信更多>>
- 高强度聚焦超声治疗中基于电阻抗相对变化的组织温度监测技术被引量：1
- 2018年
- 高强度聚焦超声(HIFU)通过聚焦超声的声热效应对肿瘤组织进行局部快速的热疗,是一种非侵入性的无创肿瘤治疗新技术,而其治疗过程中温度监测是HIFU治疗中剂量精准控制的关键.本文基于HIFU的声传播基本原理,建立了HIFU治疗和组织电阻抗测量的模型,数值模拟了治疗过程中焦域的声场、温度场和电导率分布,并通过电势和电流密度分布的变化,计算了模型的电阻抗的整体变化,结果表明在一个规定的HIFU声功率作用下,组织模型的电阻抗相对变化和治疗时间呈线性关系,其电阻抗相对变化率和HIFU声功率也呈线性关系.按照仿真条件,建立了HIFU治疗和电阻抗实时测量的联合实验系统,在不同声功率和治疗时间条件下,对组织模型的电阻抗相对变化进行了测量,实验结果和理论仿真结果基本一致.研究结果证明用电阻抗相对变化进行HIFU治疗中焦域温度监控的可行性,为其疗效检测和剂量控制提供了新方法.
- 丁鹤平宿慧丹马青玉郭各朴
- 关键词：高强度聚焦超声温度监测
- 基于电阻抗层析成像的高强度聚焦超声温度监测技术被引量：8
- 2017年
- 作为一种对正常组织无损伤且不易引起癌细胞转移的非入侵肿瘤治疗手段,高强度聚焦超声(HIFU)治疗过程中焦域的温度监测是实现剂量精准控制的关键.本文基于生物组织的温度-电阻抗的关系,将电阻抗层析成像(EIT)和HIFU治疗相结合,提出了一种利用组织焦平面的表面电压实现电阻抗重构的检测技术.建立了HIFU治疗和EIT综合系统模型,在考虑组织的声吸收条件下,对三维Helmholtz方程在柱坐标下的声场计算进行了二维简化,并引入Pennes生物热传导方程来计算HIFU焦域的声压和温升分布特性;引入生物组织的温度-电阻抗关系,基于麦克斯韦电磁场理论,建立了具有温度分布HIFU焦域的电流和电压计算模型,利用恒流注入的边界条件实现电场计算,获得焦平面的表面电压分布.在数值计算中,利用实验聚焦换能器参数,模拟了在固定声功率下组织焦域的声场和温度场分布,以及中心和偏心聚焦条件下不同治疗时刻的电导率分布;然后通过对称电极的循环电流注入,计算了组织模型焦平面内的电流密度和电势分布,获得了焦平面圆周分布的表面电极电压;进一步采用修正的牛顿-拉夫逊算法,利用32×32的表面电极电压实现了焦平面内电导率分布的重建.结果表明,基于温度-电阻抗关系的EIT电导率重建技术不但能准确定位HIFU焦域中心,还能恢复HIFU治疗中焦域的温度分布,证明了EIT用于HIFU治疗中温度监测的可行性,为其疗效评估和剂量控制提供了一种无创电阻抗测量和成像新方法.
- 郭各朴宿慧丹丁鹤平马青玉
- 关键词：高强度聚焦超声温度监测
- 宽带D类超声功率放大器的设计与实现被引量：2
- 2020年
- 为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器.对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20~400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%.该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.
- 何建桥李禹志郭各朴马青玉丁鹤平
- 关键词：功率放大器宽带D类PWM型超声换能器
- 基于GPU的数字全息实时再现系统设计及实验研究被引量：5
- 2012年
- 设计了基于图形处理单元(GPU,graphic processing unit)的数字全息实时再现(DHRTR,digital holography real-time reconstruction)系统,并以旋转骰子为研究对象,实验验证了DHRTR系统的有效性。相对CPU,GPU本身含有许多流处理器,通过并行运算可大大缩短数字全息图再现运算时间。利用统一计算设备架构(CUDA)的运算平台,编写了基于GPU处理器的实时再现软件,在对动态全息图进行连续采集的同时,即时对全息图进行再现,并实时显示再现结果。实验结果表明,本文系统可以实现平均帧速为20 frame/s、大小为512 pixels×512 pixels的数字全息图的实时再现。
- 朱竹青孙敏聂守平冯少彤丁鹤平戴万珍
- 关键词：数字全息图形处理单元
- 共轴双涡旋声束形成离轴多涡旋的定位被引量：1
- 2020年
- 涡旋声束具有螺旋的相位波前,中轴线上形成声强为零的相位奇点,其所携带的轨道角动量在粒子操控领域有着广阔的应用前景。传统声涡旋只在传播轴线上形成一个拓扑荷可控的涡旋波束,这限制了声涡旋的应用灵活性。基于环形点声源阵列和相位编码技术,利用奇偶声源分别产生共轴双涡旋声束的声场叠加,在传播截面上形成了具有中心涡旋和子涡旋的离轴多涡旋声场;研究了双涡旋拓扑参数对离轴涡旋的个数、位置及拓扑荷的影响,基于声涡旋的径向声压和相位分布,确定了离轴涡旋的离轴半径,并结合声源位置推导子涡旋中心方位角的计算公式,实现离轴涡旋的精确定位。本研究突破了沿轴分布的涡旋声场只能形成单点涡旋势阱的操控局限,为利用离轴多涡旋实现多点粒子捕获提供了理论依据,促进涡旋声场在精确粒子操控和传输方面的高效应用。
- 丁鹤平李雯李禹志郭各朴马青玉
- 关键词：声场分布
- 基于磁感应磁声检测的高强度聚焦超声治疗实时温度监测
- 2019年
- 结合磁感应磁声层析成像和超声治疗技术,基于生物组织的电阻抗-温度关系,利用高强度聚焦超声(HIFU)治疗中焦域的电阻抗变化开展了实时温度监控与疗效评估研究。基于生物组织中的聚焦声场和温度场、电磁脉冲所产生的磁声激励和声辐射理论,利用亥姆霍兹波动方程、生物热传导Pennes方程和磁感应磁声检测的基本理论,研究了HIFU焦域的声场和温度场以及电导率分布,模拟了HIFU治疗过程中焦域的磁声声源分布。进一步考虑换能器响应特性,仿真得到磁声声压和磁声声波信号,分析了磁声波簇幅值及其导数随HIFU治疗时间的变化规律,证明HIFU焦域在规定范围内(径向和轴向分别为±0.46 mm和±2.2 mm)温度达到69℃时,组织发生凝固性坏死,此时的磁声波簇幅值的导数达到最大值。研究结果为温度监测提供了一种灵敏快捷的测量方法,促进其在HIFU治疗实时疗效评估和剂量控制中的应用。
- 丁鹤平郭各朴王佳伟郭余庆郭余庆李禹志李禹志
- 关键词：高强度聚焦超声疗效评估
- 基于组织电阻抗差异的磁声电检测技术被引量：3
- 2018年
- 磁声电(MAE)检测是一种基于超声传播和霍尔效应的多物理场耦合新技术,利用磁场中带电粒子超声振动所产生的电势信号来实现生物组织电阻抗差异的测量.本文基于换能器的振动传播和组织电导率分布,推导了导电组织内MAE信号的解析公式,并利用强指向性换能器进行了公式简化.利用三层电导率突变组织模型进行了数值模拟,结果表明检测到的MAE波簇由组织边界产生,其振动幅度和极性反映了超声传播方向上电导率梯度的大小和方向.建立了一个MAE测量实验系统,对多层凝胶组织模型进行了实验测量,所采集的MAE信号和模拟结果高度一致.理论和实验结果证明,所提出的磁声电检测技术能测量组织边界的电导率梯度,反映超声传播路径上的电阻抗差异,为该技术在生物组织电导率的无损检测和成像提供了新方法.
- 戴思捷周䶮丁鹤平郭各朴马青玉
- 关键词：生物组织
- 基于江苏省普通高中物理学业水平测试的学生在线自主模拟测试系统研发
- 项目反应理论(Item Response Theory)（简称IRT），相比于经典测量理论(Class Test Theory)（简称CTT），具有样本独立、可反复测量等诸多优势。随着计算机技术的发展，克服了IRT所具有...
- 丁鹤平
- 关键词：高中物理学业水平测试系统功能模块参数估计算法
- 文献传递
- 基于图形处理单元的数字全息图加速再现算法研究被引量：1
- 2010年
- 研究了一种利用图形处理单元(GPU)加速数字全息图再现的算法。该算法充分利用GPU强大的并行计算能力,有效地缩短了数字全息图再现时间。比较了GPU加速运算和中央处理器(CPU)独立运算两种模式下,两种不同尺寸的数字全息图再现时间。结果表明,对于大小为2048 pixel×2048 pixel的数字全息图,GPU算法的再现时间可缩短至约1/15。利用该算法编写了易操作的通用软件。在高配置主机和高性能GPU硬件环境下,该软件不仅能够满足诸如数字全息显示、数字全息显微等系统实时功能的要求,还能够指导数字全息实验系统的快速搭建。
- 丁鹤平朱竹青孙敏王晓雷周延怀
- 关键词：全息图形处理单元并行计算
- 用光学分数Fourier变换的方法测定自仿射分形的Hurst指数
- 2004年
- 采用光学分数Fourier变换的方法从实验上测定了规则自仿射分形图形的Hurst指数, 并将此方法推广到无规自仿射分形图形, 测定了几种无规自仿射分形图形的Hurst指数. 实验结果证实了光学分数Fourier变换方法分析自仿射分形图形的可行性.
- 冯少彤韩典荣丁鹤平
- 关键词：傅立叶变换自仿射分形HURST指数
