[發(fā)明專利]基于建立標(biāo)準(zhǔn)值的聲電成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710104553.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN106859600B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許燕斌;張勝男;董峰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/02
• 分類號(hào): G01N27/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于建立標(biāo)準(zhǔn)值的聲電成像方法，包括：在被測場域邊界布置m個(gè)離散的電極陣列；布置聚焦超聲擾動(dòng)機(jī)構(gòu)，劃分聚焦區(qū)域；獲得空場的邊界測量值變化的標(biāo)準(zhǔn)庫St_b；獲得每個(gè)聚焦域?yàn)槲矬w電導(dǎo)率時(shí)的邊界測量值變化的標(biāo)準(zhǔn)庫St_o；在實(shí)際被測物場情況下，分別獲得無超聲擾動(dòng)和超聲擾動(dòng)第n個(gè)聚焦域之后的邊界電壓測量值，并計(jì)算聚焦前后邊界測量值的變化量；獲得被測場與空場的相似度d_bn和與有物場的相似度d_on；對比兩個(gè)相似度，重建整個(gè)物場的二值化電導(dǎo)率信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及多物理場混合成像技術(shù)，特別是一種基于建立標(biāo)準(zhǔn)值的聲電成像方法。

背景技術(shù)

電阻抗層析成像技術(shù)(Electrical Impedance Tomography，EIT)是一種新型測量技術(shù)，通過電學(xué)手段，獲得敏感場內(nèi)電特性分布，進(jìn)而重建物場分布。該技術(shù)采用無輻射、非侵入的方式，使得成像系統(tǒng)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、移植性能好而且成本低廉，因此在醫(yī)學(xué)和工業(yè)等領(lǐng)域的測量有廣泛的應(yīng)用。近些年來，EIT技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。

但是在EIT逆問題求解過程中存在嚴(yán)重不適定性，導(dǎo)致重建圖像分辨率不高；而且由于EIT采用非侵入激勵(lì)和測量模式，導(dǎo)致區(qū)域的邊緣受電極影響較大，而電極對內(nèi)部區(qū)域非常不敏感，使精度大大降低，限制其發(fā)展和應(yīng)用。研究新的方法增加有效信息是提高EIT空間分辨率和精度的根本方法。

聲電效應(yīng)(Acousto-Electric Interaction)是指聚焦的超聲波在介質(zhì)傳播中引起壓力變化，使局部區(qū)域引起由超聲波的頻率決定的周期性的機(jī)械壓縮和松弛，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生微小的彈性形變，從而使局部電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化。

超聲調(diào)制電阻抗層析成像(Ultrasound Modulated Electrical ImpedanceTomography,UMEIT)，又稱，聲電成像(Acousto-Electrical Tomography,AET)是一種新的多物理場耦合的成像方法，是在傳統(tǒng)電阻抗層析成像基礎(chǔ)上發(fā)展而來。聲電成像方法主要是基于聲電效應(yīng)原理，通過電場和聲場間的耦合作用，增加物體內(nèi)部有效信息，對超聲調(diào)制前后的測量值進(jìn)行處理，從而使空間分辨率提高。

目前聲電成像技術(shù)在成像領(lǐng)域的研究，主要可以概括為以下幾個(gè)方面：

1、基于聲電效應(yīng)原理，使聚焦區(qū)域局部電導(dǎo)率發(fā)生變化，利用聚焦超聲波攜帶的位置信息和聲電信號(hào)的強(qiáng)弱直接對物體進(jìn)行重建；

2、利用能量密度信息作為中間量進(jìn)行圖像重建；

3、利用聲電效應(yīng)原理對物體內(nèi)部電流源密度進(jìn)行成像；

4、通過聚焦超聲波對聚焦域介質(zhì)的擾動(dòng)，獲得測量物場的功率密度信息，形成功率密度分布圖像。

目前文獻(xiàn)中，提及利用聚焦超聲波攜帶的位置信息和聲電信號(hào)的強(qiáng)弱直接對物體進(jìn)行重建，2004年H Zhang和LV Wang(Acousto-electric tomography,H Zhang and L VWang,《Proceedings of SPIE》,2004,5320:145-149)首次提出利用超聲調(diào)制EIT方法對物體內(nèi)部的電阻抗特性實(shí)現(xiàn)成像。該方法主要基于聲電效應(yīng)原理，使聚焦區(qū)域局部電導(dǎo)率發(fā)生變化，利用聚焦超聲波攜帶的位置信息和聲電信號(hào)的強(qiáng)弱直接對物體進(jìn)行重建。其將高對比度的EIT和高分辨率的超聲成像方法相結(jié)合，為聲電成像的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2013年中國專利(CN 103156604 A)也公開超聲協(xié)同的物體內(nèi)部電阻抗成像方法。