[發明專利]基于聲電效應的功率密度成像方法

有效

• 申請號: 201510084606.2
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104644219B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 許燕斌;宋西姊;董峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B5/053
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于聲電效應的功率密度成像方法，該方法將離散的電極陣列均勻或非均勻地固定在被測生物組織的外側，電極陣列所包圍的區域為測量物場，聚焦超聲換能器垂直于測量物場，調節其位置，使聚焦超聲換能器的焦斑位于測量物場上，焦斑在測量物場上所覆蓋的區域稱為聚焦域。聚焦超聲換能器所發射的聚焦超聲波對聚焦域處生物組織的電導率產生擾動，利用電極陣列測量的邊界測量電壓向量，根據功率密度計算公式，計算聚焦域處的功率密度值，當聚焦超聲換能器完成對各個聚焦域的擾動后，利用各個聚焦域處的功率密度值，結合各個聚焦域的位置信息，獲得測量物場的功率密度分布圖，包括下列的步驟：

1)測量聚焦超聲換能器的焦斑尺寸以及聲壓值P

使傳聲器對準聚焦超聲換能器，并使傳聲器的感應單元處于聚焦超聲換能器的焦斑處，測量得到焦斑處的聲壓值P，調節傳聲器的位置，測量聚焦超聲換能器的焦斑尺寸；

2)將測量物場劃分為I個聚焦域，確定各個聚焦域的位置信息，以及聚焦超聲波擬對各個聚焦域的掃描順序

根據測量物場尺寸以及步驟1)中測量得到的焦斑尺寸，將測量物場劃分為I個聚焦域，劃分原則為：聚焦超聲換能器可以完成對整個測量物場的掃描，并且各聚焦域不重疊。記錄各個聚焦域的二維位置信息，即每個聚焦域的坐標(x,y)，并確定聚焦超聲波擬對各個聚焦域的掃描順序，從1至I；

3)在無超聲聚焦情況下，對測量物場進行電學激勵和測量，獲得邊界測量電壓向量φ(x,y)

通過在激勵電極上施加電流激勵或者電壓激勵，實現對測量物場施加電學激勵，采集相對電流激勵，相鄰電壓測量且激勵電極不測量的測量模式下的各個測量電極上的邊界電壓，構成邊界測量電壓向量φ(x,y)，完成一次激勵測量過程；

4)在超聲聚焦情況下，聚焦超聲波擾動每個聚焦域i，同時再次對測量物場進行電學激勵、測量，獲得邊界測量電壓向量φ_i(x,y)

將聚焦超聲換能器垂直于測量物場，對每個聚焦域i(1≤i≤I)，在聚焦超聲波擾動的同時，均完成一次步驟3)中電極陣列的激勵測量過程，獲得聚焦超聲波擾動該聚焦域時測量物場的邊界測量電壓向量φ_i(x,y)；

5)定義功率密度為電導率與電場強度平方的乘積，利用步驟3)和步驟4)分別測量得到的邊界電壓信號φ(x,y)和φ_i(x,y)，通過如下公式計算每個聚焦域i位置的功率密度值，記為S_i(x,y)：

Si(x,y)=-[∫ΩkP]-1∫∂Ω(φi(x,y)-φ(x,y))j(x,y)dx]]>

其中，k＝10^-9為介質的聲電效應系數；j(x,y)為步驟3)中施加在激勵電極上的外法向電流密度，即為激勵電流與激勵電極面積的比值；Ω為測量物場；為測量物場外邊界；

6)獲得整個測量物場的功率密度分布圖像S(x,y)

由各個聚焦域位置的功率密度值，結合步驟1)中的各個聚焦域的位置信息，得到整個測量物場的功率密度分布圖像S(x,y)。