基于声换能器特性的磁感应磁声成像正问题分析

目的在考虑声换能器特性的基础上,对磁感应磁声成像的正问题进行研究,并探讨其声源的产生、传播及接收机制。方法参考CT的三维Phantom仿真模型建立磁感应磁声成像正问题的模型,并结合电磁场理论利用有限元软件comsol仿真分析模型内部电导率分布与磁场和磁感应电场的关系,得到模型内部的磁感应电流分布。然后再深入研究声偶极子模型,并检测分析声换能器的特性后,给出相应的仿真声信号检测结果。结果磁感应电流密度在中心位置处为0,在电导率边界处变化较大,声换能器的检测声场分布和声偶极子传播的指向性会极大的影响声换能器接收到的磁声信号的值。结论为磁感应磁声成像实验研究及由声信号重建物体内部的电导率分布提供理论基础。     

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ANSYS的磁声耦合效应声源的分布建模与仿真

感应式磁声成像(MAT-MI)是一种近年来提出的新型生物电阻抗成像方法,在理论与实验方面仍有很多问题值得研究和探讨,本研究设计仿真实验分析磁声耦合效应产生声源的分布及特点。结合电磁场理论分析MAT-MI声源与电导率分布、激励磁场、静态磁场和感应电场的关系,基于有限元方法构建了三维霍姆赫兹线圈和双层导体立方体的仿真模型,借助有限元分析软件ANSYS进行时变电磁场有限元分析,得到不同电导率导体内部的感应电流分布及声源分布。并应用电磁场分析的结果得到感应涡电流分布及声源分布。仿真结果表明,均匀介质内部和两种不同电导率介质分界面上都存在MAT-MI声源,但感应涡电流密度和声源在电导率边界处变化较大。     

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。     

基于不同几何模型的感应式磁声成像声源重建仿真

感应式磁声成像是一种新型功能成像技术,能够反映组织电导率变化信息.生物组织结构和电导率分布复杂,且电导率存在非突变的或者连续过渡的边界.为深入研究更为真实的生物组织电导率分布与变化特点,本研究从不规则的几何模型出发,建立了单线圈激励下的偏心球、正方体、椭球和电导率连续分布的球模型,借助有限元分析,研究仿真模型中的感应涡流分布并计算空间声场,应用时间反演法进行声源重建,同时分析了检测范围对重构图像的影响.仿真结果表明,感应式磁声成像能够有效地重构区分组织电特性的声源分布图像,探测器检测范围的有限性会使重构图像轮廓失真.本研究为感应式磁声成像实用技术的研究提供了较好的理论基础.     

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.     

基于连续波的频域磁声耦合成像方法正问题研究

磁声耦合成像常用的时域信号检测方法易受到电磁干扰,限制成像质量。提出频域磁声成像方法,通过锁相放大实现微弱声信号的检测,提高信号检测精度。本研究建立了频域磁声耦合正问题数学模型,基于正弦波激励,对简单电导率边界模型进行了仿真研究和实验验证。仿真研究表明信号频域幅值相位反映了介质声源分布。实验验证了仿真结果,实现了声源幅值锁相检测和空间定位,检测精度达到10-7Pa,实现了激励电流低于1m A下的声检测。本研究提出的频域磁声耦合成像方法,有利于提高微弱磁声信号检测精度,在低频激励下实现高分辨率成像,对实现磁声耦合成像的介质内部电导率研究具有积极意义。     

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。     

基于声学不均匀特性的磁感应磁声成像声压解析

目的 依据人体声学参数,探索磁声耦合成像声信号在声学非均匀媒介中的传播对检测结果的影响.方法 参考人体组织声学特性建立仿真模型,借助有限元分析工具进行电磁场仿真,采用时域有限差分方法求解磁声信号在仿真模型中的传播,并在自由空间采集声压信号.最后,对比研究磁声信号在声学均匀模型和声学非均匀模型中的传播过程.结果 在两个声学模型中声源分布相同,声学非均匀模型中采集的声压信号峰值数量多于声源边界,且声压峰值间的时间间隔与声源边界之间的距离不匹配.结论 初步揭示了声学非均匀特性对磁感应磁声成像的影响,为声学非均匀媒介的重建算法研究奠定了一定基础.     

基于ANSYS的磁声耦合效应声源的分布建模与仿真

感应式磁声成像(MAT-MI)是一种近年来提出的新型生物电阻抗成像方法,在理论与实验方面仍有很多问题值得研究和探讨,本研究设计仿真实验分析磁声耦合效应产生声源的分布及特点.结合电磁场理论分析MAT-MI声源与电导率分布、激励磁场、静态磁场和感应电场的关系,基于有限元方法构建了三维霍姆赫兹线圈和双层导体立方体的仿真模型,...