基于有限元的磁声电成像仿真和实验研究

发布时间：2022-02-13 23:16

　　生物组织的生理和病理结构发生变化时,导致组织电导率发生变化。因此,通过检测组织电导率来及时发现组织结构生理和病理情况,可以为癌症早期诊断提供依据。磁声电成像是一种新颖的医学成像方法,由于在成像过程中使用了超声激励和电阻抗电极检测,所以其图像具有超声成像的高分辨率和电阻抗成像的高对比度。在理论研究方面,本文建立了时域声场波动方程和频域声场亥姆霍兹方程,从微观角度建立离子电导率模型,推导了实际过程的电磁场正问题求解方程,建立一维空间磁声电成像信号表示公式和维纳逆滤波器公式。在数值仿真方面,使用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对时域声场和频域声场正问题进行研究,根据实际过程的电磁场正问题方程进行有限元建模,仿真结果和实验结果一致,验证了磁声电成像的理论正确性。利用仿真的磁声电数据进行电导率重建算法开发,得到电导率分布图。为了重建不规则物体的电导率图像,提出了多角度磁声电扫描方式,并得到了接近真实电导率分布的图像。在硬件平台方面,搭建了一整套基于数字示波器采集的实验平台。验证了超声激励瞬间采集系统的电磁干扰,为了抑制电磁干扰,采用绝缘油和透声箱,达到了良好的效果。在实验研究... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

永磁铁实物图

基于有限元的磁声电成像仿真和实验研究424.2.2超声换能器实验中使用多种超声换能器，主要有中心频率为0.5MHz的聚焦超声换能器、2.2MHz的平面超声换能器和医学线阵超声换能器L7-4。平面超声换能器的直径为28mm，压电晶体的直径为20mm，是高功率超声探头，最高功率可达75W。使用激光声场(ONDAOptiSon,USA)对超声换能器的声场分布进行测试，结果如图4-4所示。图中一个大格为3cm，一个小格为1cm，从图中可以清晰看出声束的宽度为2cm。图4-4平面探头声场测试图图4-5水听器测试探头带宽实物图探头的带宽测试使用的不是传统的脉冲回波法，而是利用宽带宽的水听器(ONDA,USA)进行扫频，然后在示波器端检测接收到的电压来测试探头的带宽，这种方法相对

基于有限元的磁声电成像仿真和实验研究43于脉冲回波法，更加接近探头真实的带宽。因为传统的脉冲回波法超声信号需要两次通过探头，相当于要两次卷积探头的系统响应函数，增加测试的误差。水听器和探头的放置如图4-5所示。图4-6平面探头带宽图4-7聚焦探头声场测试图由于水听器的最大功率只有几十毫瓦，因此测试中不需要功率放大器，只需要让信号发生器直接连超声探头，激励的信号为4Vpp，20个cycle的脉冲信号，起点频率为500kHz，以100kHz为步长，终点频率为4600kHz。探头的测试带宽如图4-6所示，从图4-6可以看出，-6dB对应的上下限频率分别为1.6MHz和3.7MHz，探头的带宽为

【参考文献】：
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本文编号：3624102