[發明專利]一種磁聲耦合成像的電導率重建方法及相關設備

有效

• 申請號: 202010191576.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111513715B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 潘奕凡;錢建庭;胡雨陽;劉強;余君強
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053;G06F30/27;G06N3/0464;G06N3/08;A61B5/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 宗繼穎;徐凱凱

本發明提供了一種磁聲耦合成像的電導率重建方法及相關設備，根據電流密度矢量與電導率之間的對應關系，建立磁聲耦合成像模型，并基于所述磁聲耦合成像模型得到電流密度矢量與之相配對的電導率為樣本對構成的訓練數據集，并利用所述訓練數據集對預設神經網絡模型進行訓練，得到訓練完成的神經網絡，最后通過所述神經網絡快速且清晰地重建出電導率分布。在逆問題缺乏顯式解的情況下，本發明提供一套基于神經網絡重建電導率的方法，為構建出分布復雜、更接近臨床情況的電導率圖像提供了可靠并高效的方案。針對聲耦合成像的樣本中邊緣較不突出的電導率變化，本發明中所提供的神經網絡能準確、快速地重建出電導率分布。

技術領域

本發明涉及磁聲成像技術領域，尤其涉及的是一種磁聲耦合成像的電導率重建方法及相關設備。

背景技術

感應式磁聲成像可以有效的避免低電導率組織的屏蔽效應以及注入電流的安全問題，是多物理場耦合的功能成像技術的標志性進展。因為在實際采集激發出來的磁聲信號時，超聲探測器的實際帶寬、尺寸、數目、探測角度和掃描方式都會影響電導率的重建結果，盡管感應式磁聲成像在數值理論上已經在仿真中得到了很好的驗證，但是還是很難有效的應用到實際實驗中去。

目前基于電導率重建的大多數算法都不能解決重建速度以及重建質量的問題，只能重建出粗糙的邊界或者較為明顯的分界處，并且重建出的電導率大多數是基于電導率均勻分布的假設，這種邊界不連續性在電導率重建過程中就會在電導率梯度處造成奇異值的出現從而使重建中出現偽影。

由于在實際臨床實驗中，腫瘤的電導率并不是均勻變化的，這使得難以有效的應用到臨床中去。或者就目前對于重建電導率的算法，難以清晰的且快速的重建出組織電導率，且針對形狀較為任意幾何形狀、電導率非均勻分布的生物組織的電導率重建尚未有人深入開始研究。

因此，現有技術有待于進一步的改進。

發明內容

鑒于上述現有技術中的不足之處，本發明的目的在于為用戶提供一種磁聲耦合成像的電導率重建方法及相關設備，克服現有技術中的電導率重建方法無法清晰且快速的重建出電導率的缺陷。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

第一方面，本實施例公開了一種磁聲耦合成像的電導率重建方法，其中，包括步驟：

構建磁聲耦合成像模型，利用所述磁聲耦合成像模型得到訓練數據集；其中，所述訓練數據集包括電流密度矢量樣本數據和與所述電流密度矢量樣本數據對應的電導率樣本數據；

將所述訓練數據集輸入預設神經網絡，對所述預設神經網絡進行訓練，得到訓練完成的神經網絡；

將電流密度矢量原始數據輸入訓練完成的神經網絡，通過訓練完成的神經網絡得到與所述電流密度矢原始數據對應的電導率分布重建結果。

可選的，所述構建磁聲耦合成像模型，利用所述磁聲耦合成像模型得到訓練數據集的步驟包括：

根據電流密度矢量與電導率之間的對應關系，構建線圈內磁聲耦合成像模型；

調整所述磁聲耦合成像模型的電導率分布，獲取在不同電導率分布對應的所述電流密度分布，將所述電導率樣本和其所對應的電流密度分布組成所述電流密度矢量樣本數據和電導率樣本數據。

可選的，所述調整所述磁聲耦合成像模型的電導率分布，獲取在不同電導率分布對應的所述電流密度分布的步驟包括：

分別設置在不同形狀的目標區域、所述目標區域內含有不同電導率區域分布和/或所述目標區域內含有不同電導率連續變化的情況下，所述磁聲耦合成像模型對應的電流密度分布。

可選的，所述構建磁聲耦合成像模型，利用所述磁聲耦合成像模型得到訓練數據集的步驟包括：

根據電流密度矢量與電導率之間的對應關系，構建磁聲耦合成像模型；