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感应式磁声成像重建算法研究

作　者: 马虹霞
导　师: 殷涛；刘志朋
学　校: 北京协和医学院
专　业: 生物医学工程
关键词: 感应式磁声成像电导率不同几何模型图像重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

生物组织电特性成像技术能反映组织的生理和病理变化情况,该技术研究将来形成的医学影像设备可为疾病的早期发现与诊断提供支持,进而有助于提高疾病的治愈率。感应式磁声成像是一种新型的生物组织电特性成像技术,其基本原理是对置于静态磁场中的组织施加交变磁场,在组织中感应出涡电流,与静磁场作用产生洛伦兹力,从而激发声振动,以声信号为信息载体,通过建立相应的算法重构组织电导率图像。本文首先建立了电导率分布有明显区分边界的偏心球、正方体及椭球突变模型,借助有限元软件分析了仿真模型中的感应电流分布,应用格林函数法计算了空间声场,采用直接时间反演方法进行突变模型的电导率重构,重构图像能清晰地反映模型电导率变化的边界。针对生物组织电导率实际分布的复杂性,往往不存在精确的边界区分,文中建立了电导率呈线性连续变化的球对称模型,应用代数迭代算法进行了电导率重构,得到的图像能较好地反映电导率线性变化的特征,图像重建效果相较于直接时间反演方法有明显改善。最后,本文还分析了声检测器数目、检测范围及反投影变量对重构图像质量的影响。分析仿真结果表明,检测器数目越多,重构图像效果越好,然而,当检测数目增大到一定程度,图像质量随之改善的程度变得不再明显；检测范围的有限性会使重构图像的轮廓失真,当被测体边界的法线方向上置有探测器时,该边界才能被重建；采用声压对时间的不同阶导数进行反投影,得到的图像平滑度不同,直接用声压重建得到的图像效果较好,可以区分内部非边界位置的电导率差异。本文通过以上工作对感应式磁声成像算法进行了较为细致的仿真研究,论文结果对感应式磁声成像的实际应用具有理论指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 研究目的和内容  13-15
    1.3.1 研究目的  13
    1.3.2 本文的研究内容  13
    1.3.3 本文的结构安排  13-15
第二章感应式磁声成像的基本原理  15-23
  2.1 生物组织的生物物理特性  15-19
    2.1.1 生物组织的电特性  15-16
    2.1.2 超声在组织中的传播特性  16-17
    2.1.3 生物电磁学基础  17-19
  2.2 多场耦合基础理论  19-20
    2.2.1 声学波动方程  19-20
    2.2.2 声压信号求解  20
  2.3 感应式磁声成像实验系统  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章图像重建仿真研究  23-46
  3.1 电导率突变模型  23-35
    3.1.1 感应电流的有限元分析  24-27
      3.1.1.1 仿真方法  24-25
      3.1.1.2 仿真结果  25-27
    3.1.2 声源及声压的matlab仿真  27-30
    3.1.3 时间反演重构算法  30-34
    3.1.4 图像重构结果与分析  34-35
  3.2 电导率连续模型  35-44
    3.2.1 正问题仿真研究  36-38
    3.2.2 时间反演重建  38-39
    3.2.3 代数迭代重建算法的建立  39-43
    3.2.4 图像迭代重构结果与分析  43-44
  3.3 本章小结  44-46
第四章重构图像质量的影响因素分析  46-59
  4.1 检测数目对重建图像的影响  46-49
  4.2 有限检测范围对重构图像的影响  49-53
  4.3 不同反投影变量对重构图像的影响  53-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1 本论文的工作总结  59-60
  5.2 存在的问题和展望  60-61
参考文献  61-64
发表文章  64-65
致谢  65

感应式磁声成像重建算法研究

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