一种生物磁光声联合内窥成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107049252A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710199118.5(22)申请日2017.03.29(71)申请人华北电力大学(保定)地址071003河北省保定市永华北大街619号(72)发明人孙正杨凯旋(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人李羡民高锡明(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种生物磁光声联合内窥成像方法(57)摘要一种生物磁光声联合内窥成像方法，所述方法在建立多层腔体组织横截面模型的基础上，对腔道内的超声回波成像、光声成像和感应式磁声成像的过程进行数值仿真，得到腔道横截面上组织反射的超声回波信号以及组织产生的光声和磁声信号，然后对三种超声信号进行最优加权求和，得到融合后的联合成像信号。本发明在信号层对超声换能器分时接收的腔体组织反射/散射的超声回波信号以及组织产生的光声信号和磁声信号进行融合，同传统方法相比，本方法得到的联合成像信号可较多地保留组织的形态结构和成分信息，据此重建出的组合图像具有极高的空间分辨率、对比度、灵敏度和对比分辨率，能准确显示腔道壁内各组织的位置、形态及其功能成分。CN107049252ACN107049252A权利要求书1/2页1.一种生物磁光声联合内窥成像方法，其特征是，所述方法在建立多层腔体组织横截面模型的基础上，对腔道内的超声回波成像、光声成像和感应式磁声成像的过程进行数值仿真，得到腔道横截面上组织反射的超声回波信号以及组织产生的光声和磁声信号，然后对三种超声信号进行最优加权求和，得到融合后的联合成像信号。2.根据权利要求1所述的一种生物磁光声联合内窥成像方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.建立多层腔体组织横截面模型成像导管位于多层腔体组织横截面模型的中心，超声换能器位于成像导管顶端，模型所在的坐标系是θ-l极坐标系，其中坐标原点是成像导管顶端中心，θ是极角，l是极径，水平向右的方向为l轴正方向，忽略超声换能器的孔径效应，将超声换能器看作理想的点探测器，其扫描轨迹为平行于成像平面的圆形轨迹，以模型的中心为起始点，将模型等角度划分为N份，每一份近似为层与层之间平行的多层腔体组织，导管处的成像角度为θi＝360(i-1)/N其中i＝1,2,…,N，θi对应的成像区域的角度范围为[θia,θib]，其中θia＝θi-180/N，θib＝θi+180/N；b.对成像组织反射的超声回波信号以及组织产生的光声信号和磁声信号进行数值仿真；④超声回波信号：从腔体中心沿径向发射超声脉冲，根据不同成分组织的声阻抗差异值以及超声探测器的冲激响应，仿真得到组织反射/散射的超声回波信号；⑤光声信号：从腔体中心对周围组织沿径向发射激光脉冲，组织由于光声效应产生光声信号，根据不同成分组织的光吸收系数和散射系数，结合蒙特卡罗模拟和光声波动方程，仿真得到组织产生的光声信号；⑥磁声信号：沿腔体的轴向施加静磁场和脉冲磁激励，组织由于磁声效应产生磁声信号，根据不同成分组织的电导率，结合磁声波动方程，仿真得到组织产生的磁声信号；c.对超声回波信号、光声信号和磁声信号进行融合(U)对于成像组织中的角度θi(i＝1,2,…,N)、位置r处的超声回波信号Pi(r)、光声信号(P)(M)Pi(r)和磁声信号Pi(r)，采用下式进行融合：其中为超声回波、光声和磁声信号的融合信号，即联合成像信号，W1i、W2i、W3i分别为超声回波、光声和磁声信号的加权因子，且有W1i+W2i+W3i＝1。3.根据权利要求2所述的一种生物磁光声联合内窥成像方法，其特征是，为了使超声回波、光声和磁声信号的融合信号的均方误差最小，超声回波、光声和磁声信号的加权因子W1i、W2i、W3i应取最优值最优值的计算公式为：2CN107049252A权利要求书2/2页其中k为超声回波、光声和磁声信号的测量次数，为总均方误差最小时(U)(P)超声回波、光声和磁声信号的最优加权因子，为Pi(r)的方差，为Pi(r)的方差，(M)(U)(U)(P)为Pi(r)的方差，RUU为Pi(r)的自相关系数，RUP为Pi(r)和Pi(r)的互相关系数，RPP为(P)(P)(M)(M)Pi(r)的自相关系数，RPM为Pi(r)和Pi(r)的互相关系数，RMM为Pi(r)的自相关系数，(M)(U)RMU为Pi(r)和Pi(r)的互相关系数。3CN107049252A说明书1/8页一种生物磁光声联合内窥成像方法技术领域[0001]本发明涉及一种对生物腔体组织进行磁光声联合内窥成像的方法，属于医学成像技术领域。背景技术[0002]生物光声(photoacoustic,PA)成