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基于乳腺肿瘤模型的感应式磁声成像正问题研究
感应式磁声成像(MAT-MI)是一种融合磁感应技术和超声断层扫描技术的新型生物电阻抗成像方法,兼具电阻抗成像高对比度和超声断层扫描技术高空间分辨率的优点.本研究结合电磁场理论推导了MAT-MI在电导率均匀媒质内部和电导率发生突变的两种不同媒质分界面上的声源计算公式,揭示了MAT-MI声源与电导率的关系.模拟物理环境构建三维柱状线圈和乳腺肿瘤模型,借助有限元分析软件ANSYS进行时变电磁场分析,并应用电磁场有限元分析的结果,计算乳腺和肿瘤内部及边界的声激励源分布,应用自由空间波动方程格林函数解计算MAT-MI空间声场分布.仿真结果表明,所推导的计算公式能够直接应用电磁场有限元分析的结果,有效地计算乳腺肿瘤模型的声源和空间声场分布,MAT-MI将是乳腺肿瘤早期筛查、检测和诊断的一种潜在的和有效的医学辅助手段.
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生物感应式磁声成像的研究现状
生物感应式磁声(MAT-MI)成像是一种新型功能成像技术,融合电磁技术、超声技术和多物理场探测与成像技术,具有电阻抗成像的高对比度以及超声扫描成像的高空间分辨率的特点,能够反映生物组织的电导率变化信息,达到对病变组织进行早期诊断的目的.将MAT-MI与内窥检测技术相结合,则可直接检测生物腔体组织(如鼻腔、消化道以及血管等)病变的情况,为腔体组织疾病的诊断和治疗提供更及时可靠的依据.在分析MAT-MI的成像原理的基础上,对其正/逆问题的研究现状进行综述,并探讨内窥感应式磁声成像的可行性以及所面临的技术难点.
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基于改进时间反演算法的感应式磁声成像图像重建研究
目的:在广义有限元法和时间反演算法理论的基础上研究一种新型的算法,以重建声学非均匀介质中的声源分布.方法:通过磁声耦合理论,结合声学的基本方程研究声学非均匀同心球模型感应式磁声成像(magnetoacous-tic tomography with magnetic induction,MAT-MI)正、逆问题,提出基于广义有限元法的声学非均匀媒介波动方程求解办法,对时间反演算法进行改进,采用介质声学特征先验信息,重建声速的分布,并利用该算法解决声学非均匀媒介声源重建和电导率重建的问题.结果:所提出的算法能够准确地重建声学非均匀介质中的声源分布,在重建声源的过程中可以获得声速的分布并能够很好地对图像进行重建.结论:该算法在声学非均匀媒介的MAT-MI重建问题上具有较强的优势,可为后续更加准确地重构不同声学特性和电学特性MAT-MI图像提供必要的参考数据,同时也可将MAT-MI技术向着临床应用推进一步.
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磁声成像方法的研究进展
磁声成像技术(MAT)是电阻抗成像与超声成像相结合的一种方法.感应式磁声成像方法是将被测样本置于静磁场和交变磁场中,交变磁场在样本中产生涡流,涡流受到洛仑兹力作用而激发出超声波,通过检测超声信号重建电阻抗的分布.应用感应式磁声成像方法可以获得较高分辨率的图像和灵敏度,对临床辅助诊断具有重要意义.并在此基础上提出了无需旋转静磁场的感应式磁声成像方法.
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脉冲磁激励的磁声效应和热声效应的仿真研究
我们根据电磁场辐照低电导率样本时电磁场和声波场之间的耦合关系,对脉冲磁激励的磁声效应和热声效应展开研究.本文基于电磁场理论和声波传播理论知识,推导了脉冲磁激励的声压波动方程;构建二维载流线圈和低电导率圆形薄片模型以模拟成像物理环境,利用有限元方法分析瞬态电磁场;并且根据电磁场仿真结果,进行磁声效应和热声效应所产生的声场仿真计算.仿真结果表明,微秒级高斯脉冲磁场激励下,低电导率样本中热声效应比磁声效应大,且起主要作用;微秒级高斯脉冲磁场和0.2 T静磁场激励下,低电导率样本中热声效应和磁声效应共存.该研究为感应式磁声成像和磁热声成像的进一步应用奠定了基础.
