[發明專利]一種磁熱聲成像的電阻率重建方法

在審

• 申請號: 201410771496.2
• 申請日: 2014-12-14
• 公開（公告）號: CN104434100A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉國強;夏慧;夏正武;李士強;楊延菊;劉宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053;A61B8/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種電導率圖像的重建方法，特別涉及一種磁熱聲成像的電阻率重建方法。

背景技術

目前傳統電阻抗成像技術的靈敏度和空間分辨率不高，主要因為電阻抗成像通常采用頻率較低的電磁波作為激勵，由于波長遠遠大于成像體，導致電磁場探測對比度高，但分辨率低。毋庸置疑，單一場都有其物理局限性。因此多物理場成像技術受到越來越多的關注，即將一種物理場作用于生物組織，轉換為另一種物理場進行檢測，由一種物理場提供分辨率，另一種物理場提供對比度，實現對比度和分辨率的同時提高。電磁場和超聲相結合的多物理場成像技術正是考慮到電磁場對人體組織電導率的高對比度和超聲波探測的高分辨率特性，成為人們的研究熱點，最近一年，磁熱聲成像作為一種新型的多物理場成像技術受到重視。

磁熱聲成像是由新加坡南洋理工大學在2013年首次提出的新型的電阻抗成像方法，通過對導電物體施加低于20MHz的交變磁場，在導電物體內部產生感應電場，進而產生焦耳熱，激發熱彈性的聲信號，檢測聲信號進行成像。該方法是一種以交變磁場作為激勵源，基于生物組織內部焦耳熱吸收率的差異，以超聲作為信息載體的無損生物醫學影像技術。與微波熱聲成像技術相比，激勵源的頻率降低，可以深入到導電體的更深處，使磁熱聲圖像擴展到人體組織的深層。由測量的超聲信號到電阻率的重建分為兩個過程，首先由測量的超聲信號重建熱聲源分布，然后利用熱聲源分布重建電阻率分布，目前的相關文獻和專利只重建了熱聲源(S＝ρJ²)，這里E為電場強度的空間分量)，而沒有提及電阻率ρ的重建。顯然，電場強度E與電阻率ρ的分布有關，從熱聲源S中重建出電阻率ρ是非常困難的。

發明內容

本發明的目的是克服現有的磁熱聲成像方法電阻率分布的不足的缺點，提出一種利用熱聲源分布重建電阻率分布的重建方法。本發明可以精確的重建導電物體的電阻率。

本發明基于磁熱聲電導率成像的成像原理為：利用激勵線圈對導電物體施加MHz電流激勵，在導電物體內產生焦耳熱，進而產生熱聲信號。利用超聲換能器接收超聲信號，對接收到的超聲信號進行超聲信號的處理和采集，得到放大濾波后的超聲信號后，采用圖像重建算法獲取導電物體的電阻率圖像。

本發明磁熱聲成像的電阻率重建方法包括四個步驟，第一步首先獲取高分辨率的磁熱聲信號；第二步利用獲取的磁熱聲信號重建熱聲源分布；第三步重建矢量電位空間分量；第四步利用矢量電位空間分量求解電阻率。

第一步：獲取磁熱聲信號

首先通過激勵線圈對導電物體施加MHz電流激勵，導電物體由于感應電流的作用產生焦耳熱，進而產生熱聲信號，熱聲信號通過耦合劑耦合到超聲換能器內。耦合劑可以為去離子水也可以為絕緣油。超聲換能器接收到超聲信號后通過超聲信號處理、采集子系統進行前置放大、濾波、二級放大等處理后，進行存儲。

第二步：獲取熱聲源分布

已知磁熱聲成像的聲壓波動方程：