[發(fā)明專利]用于在軟場(chǎng)層析成像中進(jìn)行波束形成的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210426371.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN103083016A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.H.尤特拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): A61B5/053
• 分類號(hào): A61B5/053
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主題大體涉及數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)和方法，并且更具體而言，涉及用以在軟場(chǎng)層析成像中重建數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

諸如電阻抗譜（EIS）（也稱為電阻抗層析成像（EIT））、擴(kuò)散光學(xué)層析成像、彈性成像和相關(guān)模態(tài)的軟場(chǎng)層析成像可用來測(cè)量對(duì)象的內(nèi)部特性，諸如包括對(duì)象（例如人體的區(qū)域）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的材料的電特性。例如，在EIS系統(tǒng)中，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電率的分布作出估計(jì)。這樣的EIS系統(tǒng)基于典型地在區(qū)域或容積的表面上獲取的應(yīng)用激勵(lì)（例如電流）和測(cè)量的響應(yīng)（例如電壓）來重建區(qū)域或容積內(nèi)的材料的傳導(dǎo)率和/或電容率。然后能形成估計(jì)的視覺分布。

在EIS中，使用假設(shè)已知的應(yīng)用電激勵(lì)、先驗(yàn)幾何結(jié)構(gòu)和表面電極數(shù)據(jù)以及來自耦合到被測(cè)容積上的換能器的信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)來確定容積內(nèi)的復(fù)雜的傳導(dǎo)率分布。然后使用具有關(guān)于容積和電極幾何結(jié)構(gòu)、邊界狀況、應(yīng)用激勵(lì)和內(nèi)部傳導(dǎo)率分布的假設(shè)的電磁模型來確定對(duì)給定激勵(lì)的預(yù)測(cè)響應(yīng)。EIS中的逆問題是確定使測(cè)量的數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模型數(shù)據(jù)之間的差異增大的復(fù)雜傳導(dǎo)率的空間分布。

?EIS逆問題是非常不適定的，因?yàn)閭鲗?dǎo)率分布的大擾動(dòng)可導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)有小變化。類似地，應(yīng)用激勵(lì)的小變化或誤差可導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)有大變化。在一些應(yīng)用（諸如中風(fēng)檢測(cè)）中，信號(hào)噪聲比可能太低，以至于無法精確地識(shí)別阻抗。

通過使用單個(gè)測(cè)量或確定兩個(gè)測(cè)量之間的差異以提供重建定位或圖像產(chǎn)生來執(zhí)行傳統(tǒng)EIS。但是，在一些環(huán)境中，例如在醫(yī)院環(huán)境中，阻抗變化隨時(shí)間的推移的時(shí)間行為的估計(jì)對(duì)于諸如患者監(jiān)測(cè)可為有用的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實(shí)施例，提供一種軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)，其包括：多個(gè)換能器，其配置成定位在對(duì)象的表面附近；以及一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器，其耦合到多個(gè)換能器上，并且配置成產(chǎn)生用于多個(gè)換能器的激勵(lì)信號(hào)。激勵(lì)信號(hào)包括至少一個(gè)頻率分量。軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)檢測(cè)器，響應(yīng)檢測(cè)器耦合到多個(gè)換能器上，并且配置成測(cè)量多個(gè)換能器處的對(duì)象對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)，該激勵(lì)由多個(gè)換能器基于激勵(lì)信號(hào)而應(yīng)用。軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)還包括軟場(chǎng)重建模塊，軟場(chǎng)重建模塊配置成基于激勵(lì)信號(hào)和測(cè)量的響應(yīng)，使用電阻抗譜（EIS）波束形成器來重建特性分布。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于電阻抗譜（EIS）的方法。該方法包括確定被軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)詢問的對(duì)象中的大致的感興趣區(qū)域，以及對(duì)與軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)測(cè)得的期望阻抗變化有關(guān)的電壓變化進(jìn)行前向計(jì)算。該方法進(jìn)一步包括測(cè)量對(duì)象對(duì)軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)所應(yīng)用的激勵(lì)的響應(yīng)，更新相關(guān)矩陣，以及使用測(cè)量的響應(yīng)來計(jì)算波束形成器波形。該方法還包括使用線性算子來確定阻抗波形，以確定對(duì)象的特性分布。

根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于執(zhí)行軟場(chǎng)層析成像以及使用處理器來確定對(duì)象的特性分布的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括用以命令處理器獲取來自詢問對(duì)象的軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)信息和響應(yīng)信息的指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)一步包括用以命令處理器基于激勵(lì)信號(hào)和測(cè)量的響應(yīng)、使用電阻抗譜（EIS）波束形成器來重建對(duì)象的特性分布的指令。

附圖說明

參照附圖，閱讀非限制性實(shí)施例的以下描述，目前公開的主題將變得更好理解，在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)各種實(shí)施例而形成的軟場(chǎng)層析成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖；

圖2是示出了特性分布的重建的簡(jiǎn)圖；

圖3是示出了根據(jù)各種實(shí)施例的軟場(chǎng)層析成像信息流的框圖；

圖4是根據(jù)各種實(shí)施例的波束形成器布置的框圖；

圖5是根據(jù)各種實(shí)施例的、用于電阻抗譜（EIS）波束形成的方法的流程圖；

圖6是示出了根據(jù)各種實(shí)施例的一個(gè)換能器配置的簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解前面的概述以及某些實(shí)施例的以下詳細(xì)描述。就圖示出各種實(shí)施例的功能框的示意圖來說，功能框不一定表示硬件電路之間有分離。因而，例如，可在單件硬件或多件硬件中實(shí)現(xiàn)功能框中的一個(gè)或多個(gè)（例如處理器、控制器、電路或存儲(chǔ)器）。應(yīng)當(dāng)理解，各種實(shí)施例不限于圖中示出的布置、構(gòu)件/要素互連和手段。

如本文所用，以單數(shù)敘述或以詞語“一個(gè)”或“一種”開頭的模塊或步驟應(yīng)理解為不排除多個(gè)所述要素或步驟，除非明確陳述了這種排除。此外，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”的引用不意于解釋為排除也結(jié)合了所敘述的特征的另外的實(shí)施例的存在。此外，除非明確陳述了相反的情況，“包括”或“具有”具有特定的特性的模塊或多個(gè)模塊的實(shí)施例可包括不具有那個(gè)特性的另外的這樣的模塊。