感应式磁声成像中的磁热声效应研究

探究感应式磁声成像中的磁热声效应, 分析磁声声源与热声声源分布及幅值特征。建立磁声及热声声源表达式, 数值仿真多层电导率仿真模型的感应电流分布、磁声+热声声源分布及声压信号, 对两种声源分布及重建结果进行比较。为验证仿真结果, 建立磁声成像实验平台, 采用导电橡胶圈仿体分别开展磁声和热声圆周扫描实验, 并对磁声和热声信号幅值和声源重建结果进行比较分析。仿真结果表明, 磁声声源分布集中在电导率边界处, 而热声声源分布展宽, 并且在边界和内部均有分布;磁声声源的最大值是热声声源的15倍。实验结果表明, 热声声压信号峰-峰值是混合信号的1/4。热声信号重建的声源图像在边界处更模糊, 磁声信号的声源重建图像边界清晰但存在伪影。仿真和实验结果均证明, 磁声成像中同时存在热声效应。从热声声源的分布及热声信号与磁声信号的幅值关系中可见, 热声效应在一定程度上会对磁声成像结果产生影响。     

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。     

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。     

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。     

基于时间反演方法的三维磁感应磁声成像电导率重建

磁感应磁声成像(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,兼具电阻抗功能成像和超声技术高空间分辨率的优点.本研究构建三维柱状线圈和二层同心球模型以模拟成像物理环境,借助有限元软件ANSYS分析瞬态电磁场,并根据分析结果,进行MAT-MI正问题声场计算,应用时间反演法进行电导率的重建.仿真结果表明,MAT-MI能够较好重建生物组织的电导率分布.     

感应式磁声成像正问题数学模型及仿真

就感应式磁声成像的正问题,探讨该新型功能成像方法的可行性.建立了感应式磁声成像正问题的数学模型,并利用有限元软件Comsol Multiphysics3.4进行仿真实验,得到不同电导率分布的导体内部的感应电流分布及声压分布;同时,研究了线圈与物体相对位置参数α对感应电流的影响.仿真结果表明,感应电流密度在中心位置处为零,在电导率边界处变化较大;声压分布在中心位置处为零,在边界处变化较大.仿真结果与理论推导相符,进一步说明可由声信号重建物体内部的电导率分布方法的可行性.     

一维感应式磁共振电阻抗成像重建方法研究

对一维感应式的磁共振电阻抗成像技术进行原理性研究.针对同心圆盘模型推导了正问题的计算方法及逆问题的重建原理公式,通过仿真分析验证重建方法的正确性,并考察了该方法的抗噪性能.将为进一步研究感应式磁共振电阻抗成像技术的原理及实践提供理论基础.     

感应式磁声成像中的三维电磁场正逆问题研究

感应式磁声成像技术是近年来发展起来的一种新的电阻抗成像方法,是超声成像技术与传统电阻抗成像相结合的产物.本文基于电磁场基本理论,研究了感应式磁声成像中的电磁场正逆问题,推导了感应式磁声成像中的三维电磁场逆问题计算公式,提出一种不需要旋转静磁场的逆问题重建方法,建立了三维仿真模型并进行了数值计算实验.结果验证了该方法的正确性和可行性,得到了分辨率较高的电导率绝对值图像.     

组织电导率性质对磁感应磁声耦合成像声源强度的影响

针对部分生物组织电导率分布具有各向异性的特点,对磁感应磁声耦合成像的声源强度特征进行理论分析,推导不同电导率性质的声源强度公式,并运用COMSOL Multiphysics5.5建立生物组织电导率模型,进行电磁场仿真分析求解,用Matlab 2016a计算其振动声源。结果证明,在同样磁场激励条件下,电导率各向同性和各向异性的声源分布都能反映生物组织的层析结构,但其强度不同。本研究为磁感应磁声耦合成像逆问题声源的精确重建提供了理论基础。     

注入式磁声成像中热声效应的初探

探究磁声成像中热声效应的影响。通过加载和不加载静磁场条件下,改变激励源的相位和幅值以及换能器的接收方向来验证铜、铝、石墨和凝胶四种不同特性样本被激发的磁声信号和热声效应信号,并进行分析。磁声成像中热声信号与激励电压的相位无关,其传播方向在各个方向都有,其幅值与激励的能量成正比。相对于其他样本而言,凝胶仿体中的热声效应的影响最大。在生物组织中进行磁声成像时,热声效应的影响不可忽略。     

基于磁声耦合效应的电导率图像重建研究

磁声耦合成像技术利用电磁声三物理场耦合作用的原理,通过声检测方式重建电导率存在明显变化的组织轮廓,实现恶性肿瘤的早期检测。本文建立双层同心球模型,模拟被正常组织包裹的病变组织,利用声场中的时间反转法以及电磁场方程,求解组织中的电导率分布,研究了由检测声压计算电导率分布的重建算法,并进行了仿真分析。仿真结果显示重建的电导率分布图像在电导率边界处清晰可见,进而验证了应用磁声耦合成像对电导率边界进行功能成像的可行性,为恶性肿瘤的早期检测提供了一种新的功能成像方法。     

磁声耦合成像声信号检测的实验研究

对磁声耦合成像进行原理性验证实验研究.从不同的几何模型出发,分别建立了圆线圈、矩形线圈和三角形铜线圈模型作为成像目标,置于稳恒磁场中,同时对其施加正弦脉冲信号,用中心频率为1 MHz的声传感器检测铜线圈在磁声耦合作用下产生的声信号,在不同位置、不同角度检测产生的声信号并进行分析处理.实验结果表明,超声传感器采集的声信号...     

基于L_P范数的磁感应断层成像图像重建算法

磁感应断层成像(MIT)图像重建是一个典型的病态问题,且其数值解不稳定。为了改善解的病态性而又能提高重建图像的质量,本文在变差正则化算法的基础上提出一种新的基于LP范数的变差正则化算法。该算法不仅有效地克服了MIT重建图像数值解的不稳定性,还提高了重建图像的质量,增强了重建图像的空间分辨能力。仿真实验结果表明,该算法所获得的重建图像质量好于Tikhonov正则化算法和变差正则化算法,为MIT提供了一种新的有效方法。     

磁感应断层成像磁力线反投影算法研究

磁感应断层成像利用涡流原理,在成像区域边界对内部磁场变化进行测量,再经过重建,获得内部电导率分布图像。其中,反投影作为一种快速重建算法,经常被应用于断层成像技术。但是,由于成像区域内磁场分布的非线性,大大降低了反投影成像的定位精度。研究检测线圈测得的相位差与成像区域磁场分布之间的关系,根据测量相位差即为成像区域内电导率分布沿磁力线路径投影的集合这一结论,设计一套适用于磁感应断层成像的反投影算法,利用成像区域磁力线的分布,构建反投影路径和区域,改善直线反投影应用于非线性场定位不准的问题。重建实验结果表明,在直径为200 mm的成像区域内,所提出算法的最小定位误差为1 mm,相对直线反投影算法提高了2～26 mm,同时重建图像在视觉质量上也有很大提高,为磁感应断层成像技术提供一种有效的重建算法。     

三维磁共振磁感应成像重建方法研究

对三维磁共振磁感应成像技术进行原理性研究。针对非均匀电导率模型推导了正逆问题的原理公式,重建算法将逆问题求解中的三维问题转化为二维问题,提高了计算速度。仿真实验证明,只通过一次计算即可得到较为理想的重建结果,且误差在可接受范围内,为三维磁共振磁感应成像重建算法的进一步研究提供了参考。     

基于伽辽金有限元法的磁感应断层成像正问题仿真

磁感应断层成像（MIT）的正问题计算为系统建模和研究提供了重要依据,由于MIT中涡流场微分方程的非正定性,增加了MIT正问题计算的复杂度。本研究提出一种基于伽辽金有限元法的正问题求解方法,该方法对微分算子无特殊要求,解决了涡流场微分方程非正定性的问题,利用该方法对成像区域内的磁场分布、涡流强度以及检测线圈的相位差等参数进行了分析。计算结果表明,成像区域内磁感应强度的幅值主要由实部决定,而虚部对场域内电导率的变化较为敏感,因此,可以用磁感应强度的虚部进行图像重建。同时,与目标导体的位置越近、激励线圈的位置越远,检测线圈中的相位差值越大;同一位置的目标导体,检测线圈的相位差与电导率大小成线性关系。经理论推导与仿真实验的验证,所采用的伽辽金有限元法能够有效求解MIT正问题,进而为MIT硬件系统的测量及重建算法的研究提供实验参考和理论依据。