[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

技術領域

本發明屬于成像技術領域，涉及多物理場混合成像技術，具體是一種基于聲電效應的功率密度成像方法。

背景技術

人體各個組織(器官)具有不同的電學特性，而且一些病理現象和生理活動均會引起人體組織電學特性的變化，因此生物組織攜帶著豐富的生理和病理信息。通過一定的技術手段，重建生物組織的電學特性或者介質分布圖像，進而分析和研究生物體的生理和病理狀況，在臨床上具有很高的實用價值。

電阻抗層析成像技術(Electrical?Impedance?Tomography，EIT)是基于電特性敏感機理的層析成像技術，其通過電學手段，判斷出敏感場內物體的電特性分布，進而獲得該場內介質的分布圖像。在成像過程中，使用人體能接受的微小安全電流，而不使用核素或攝像，對人體無電離或者輻射作用；另外，其結構簡單、測量方便，價格低廉，適合應用于醫療普查和對患者進行長期的醫學圖像監護，是非常有應用和研究價值的技術手段。近幾十年學者對EIT進行廣泛研究，其在理論、硬件、軟件、算法等方面都取得很大進步。

但由于EIT介質分布圖像重建的逆問題具有嚴重不適定性，導致重建圖像空間分辨率和精度都很低，限制其應用和發展。研究新的方法獲得更多的有效信息是解決EIT低空間分辨率、低精度的根本方法。

在生物電阻抗成像領域，研究者們在完善實驗設計和改進重建算法的同時，嘗試從物理場耦合的角度將電阻抗成像與其他成像技術相結合以增加成像的有效信息，從而提高圖像的空間分辨率。

聲電效應是指，聚焦的超聲波在介質傳播中引起壓力變化，造成了局部區域(聚焦區域)周期的機械壓縮和松弛(由超聲波的頻率決定)，引起局部區域的微小彈性形變，從而導致局部電導率變化。

基于聲電效應的成像方法將電學和超聲成像相結合，提高被測物場電學參數分布的空間分辨率。2004年H?Zhang和L?V?Wang(Acousto-electric?tomography,H?Zhang?and?L?V?Wang,《Proceedings?of?SPIE》,2004,5320:145-149)在光學領域的會議上發表了聲電成像方法，該方法利用聚焦超聲的定位功能和不同介質的聲電調制信號不同，根據超聲波束的位置和聲電信號的強弱直接重建出電導率空間分布。2013年中國專利(CN?103156604A)也公開超聲協同的生物組織電阻抗成像方法。

美國的Ragnar?Olafsson等人提出基于聲電效應的電流密度成像，基于聲電效應利用聲電信號重建被測物場內部電流源分布信息(Ultrasound?Current?Source?Density?Imaging，Ragnar?Olafsson,Russell?S.Witte,Sheng-Wen?Huang?and?Matthew?O’Donnell,IEEETRANSACTIONS?ON?BIOMEDICAL?ENGINEERING,2008,55(7):1840-1848)(Measurement?of?a?2D?electric?dipole?filed?using?the?acousto-electric?effect，Ragnar?Olafsson,Russell?S.Witte?and?Matthew?O’Donnell，Proc.SPIE?6513,Medical?Imaging?2007:Ultrasonic?Imaging?and?Signal?Processing,65130S(March?12,2007)；doi:10.1117/12.712448，San?Diego,CA|February?17,2007)。2013年中國專利(CN?103156605A)也公開了一種基于聲電效應的生物組織電流密度成像。