[發明專利]一種適用于聲速不均勻介質的光聲斷層成像方法

有效

• 申請號: 202010090215.2
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111214213B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 殷杰;何君君;胡艷玲
• 申請（專利權）人: 南京科技職業學院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/17
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 鄭宜梅

1.一種適用于聲速不均勻介質的光聲斷層成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：根據實際需要在樣品上設置一圓形成像區域，并根據成像區域的尺寸，確定換能器陣列尺寸；具體為若成像區域半徑為r₀，所述換能器陣列掃描半徑為r_d，則r_d≥4r₀；同時，成像區域應位于換能器陣列的中心位置；

步驟二：所述換能器陣列中各換能器單元呈等間距布置，且相鄰兩個換能器單元間距小于等于3°；

步驟三：確定激光器；所述激光器為脈寬為8ns的Nd:YAG脈沖激光器，其脈沖能量調整至80mJ,激光脈沖經準直、擴束后產生的圓形光斑大小與成像區域相同，并覆蓋成像區域；

步驟四：激光器照射目標體，目標體經激光照射后，所述目標體中的光吸收體發出光聲信號，并被換能器陣列接收，將各個換能器單元接收到的光聲信號記為：p(1,t)、p(2,t)、……，p(n,t)；其中n表示各個換能器對應的編號；所述換能器接收到的光聲信號為一時間序列，t表示時間；

步驟五：將探測到的光聲信號的聲速初速設為1500m/s，即其中上標n代表各個換能器單元對應的編號，下標0表示設置的初始值；

步驟六：從第n個換能器接收到的光聲信號p(n,t)開始，每個光聲信號與其相鄰的光聲信號進行時延處理，時延量分別為：r_d/(c₀ⁿ+Δc)和r_d/(c₀ⁿ-Δc)，其中，Δc為聲速調節變化區間，Δc＝[-10:0.05:10]，共計401個數值，將401組時延依次代入公式(3)進行運算，求相關系數其中上標n為各個換能器單元對應的編號，下標m代表迭代次數：

(3)式中，Cov為協方差，Var為方差；運算后，為一含有401個元素的數組，找出中最大值對應的Δc值，即Δc_opt；如式(4)所示：

隨后，令

隨后將n個c_m+1值代入公式(3)，(4)，(5)中重復進行迭代運算，定義迭代過程收斂時聲速誤差為令C_err2×10^-4mm/μs，為迭代停止的條件；當迭代停止時，公式(5)得到的結果即為每個光聲信號的最優聲速：

步驟七：將步驟六得到的最優聲速c_opt代入延遲疊加DAS算法中，便能夠重構出光聲斷層圖像；

當換能器陣列為多個換能器構成環形換能器陣列，所述環形換能器陣列中的各個換能器呈等間距布置，探測單元數目大于等于120個，即環形換能器陣列的探測步長小于等于3°；

當換能器陣列為單個換能器時，所述單個換能器能夠在步進電機帶動下圍繞樣品做圓周運動，單次掃描步長小于等于3°。