基于声检测的多物理场耦合成像的方法及其应用研究

发布时间：2020-12-09 21:22

　　基于声检测的多物理场耦合成像方式是一种针对人体生理病理特性在不同物理场中的反映,利用多物理场耦合,采用声信号提取组织的生理病理特性的成像方法。本文以磁声成像（Magnetoacoustic Tomography,MAT）,热声成像（Thermoacoustic Imaging,TAI）,光声成像（Photoacoustic Imaging,PAI）和 X 射线诱发声计算机断层成像（X-ray Induced Acoustic Computed Tomography,XACT）几种基于声检测的多物理场耦合成像方法实现人体组织物理特性的高空间分辨率和高对比度检测。通过不同激励源对组织的作用,包括磁刺激,X射线激励以及脉冲激光激励,应用声信号检测提取组织内部所对应的不同特性进行了研究。以磁场为激励源的磁声耦合成像研究中,通过交变磁场和稳恒磁场在人体中发出的声信号反映受测组织的电导率特性,进而从电特性变化中反映受测组织的病理状态。本文提出了基于时域有限差分理论的非均匀媒介理论模型及重建算法。该算法通过模拟声传播过程中的折射和反射现象对正演模型进行解析,并通过对称位置换能器之间采集信号相关性估算... 

【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
一、绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 功能和结构成像
        1.1.2 放疗的剂量和靶区与射野位置检测
        1.1.3 眼部新生血管检测
    1.2 基于声检测的多物理场耦合成像
        1.2.1 磁声成像
        1.2.2 光声成像
        1.2.3 热声成像
        1.2.4 X射线诱发声计算机断层成像
        1.2.5 对比
    1.3 问题的提出及研究目的
    1.4 论文内容安排及创新点
        1.4.1 论文内容安排
        1.4.2 创新点
二、结合电磁场和声场的磁声耦合成像
    2.1 研究目标
    2.2 理论推导
        2.2.1 声压
        2.2.2 声速
        2.2.3 声源解析
    2.3 仿真结果及分析
        2.3.1 仿真模型建立
        2.3.2 声压
        2.3.3 声速
        2.3.4 声源解析
        2.3.5 抗噪声水平评估
    2.4 仿体实验结果及分析
        2.4.1 实验系统设计
        2.4.2 实验及结果
    2.5 本章小结
三、结合X射线和声场的X射线诱发声计算机断层成像
    3.1 研究目标
    3.2 XACT物理原理及理论推导
        3.2.1 XACT理论推导
        3.2.2 XACT重建结果与剂量关系分析
    3.3 实验设计
        3.3.1 实验系统
        3.3.2 信号处理及重建
        3.3.3 不同组织的XACT成像分析
        3.3.4 不同X射线剂量下的XACT成像
        3.3.5 XACT成像灵敏度及剂量测量
    3.4 结果及分析
        3.4.1 不同组织的XACT成像分析
        3.4.2 不同X射线剂量下的XACT成像
        3.4.3 XACT成像灵敏度及剂量估计
    3.5 本章小结
四、结合XACT和超声成像的双模态成像
    4.1 研究目标
    4.2 基于XACT系统结合单独超声设备的双模态成像
        4.2.1 实验系统的建立
        4.2.2 实验设计
        4.2.3 实验结果
        4.2.4 讨论及分析
    4.3 基于Verasonics的超声和XACT的双模态实时成像系统
        4.3.1 实验系统
        4.3.2 实验设计
        4.3.3 实验结果
    4.4 本章小结
五、结合激光和声场的光声显微成像
    5.1 研究目标
    5.2 多模态成像系统
        5.2.1 系统硬件设计
        5.2.2 软件控制设计
        5.2.3 扫描参数
        5.2.4 数据处理
        5.2.5 激光安全性分析
    5.3 动物实验设计
        5.3.1 动物实验步骤
        5.3.2 视网膜新生血管模型
    5.4 实验结果
        5.4.1 系统参数校准
        5.4.2 脉络膜和视网膜成像结果
        5.4.3 视网膜新生血管模型成像结果
        5.4.4 血管量化结果
    5.5 本章小结
六、总结与展望
    6.1 总结
    6.2 讨论与展望
参考文献
附录—专业术语
发表的论文
会议报告
授权的专利
参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于声学不均匀特性的磁感应磁声成像声压解析[J]. 张伟,马任,张顺起,殷涛,刘志朋.  北京生物医学工程. 2014(06)
[2]In vivo photoacoustic chorioretinal vascular imaging in albino mouse[J]. 宋伟,魏青,张锐,张浩.  Chinese Optics Letters. 2014(05)

硕士论文
[1]声学非均匀媒介的磁感应磁声成像重建算法[D]. 张伟.北京协和医学院 2015



本文编号：2907496