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.     

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。     

磁感应方式电导率测量基础研究

本文提出了用于磁感应方式电导率测量的单通道硬件系统的原理和结构,在此基础上,以NaCl溶液和琼脂为目标,进行了一系列试验,初步评估了场域的敏感性分布,证明了补偿线圈可以有效提高系统的相对灵敏度,试验结果与理论分析的比较证明了试验结果的可靠性.     

注入电流式磁声成像的电导率模型构建和实验研究

基于磁声耦合效应的电导率成像是一种新型的生物组织功能成像技术,本课题旨在对注入电流式磁声成像方法进行仿真和实验研究.以金属圆环作为成像目标,将其置于稳恒磁场中,并对其加载微秒级正弦脉冲激励,对磁声耦合作用下产生的声振动进行检测和分析.借助有限元方法对磁声正问题进行仿真,同时建立注入电流式磁声耦合成像实验装置,对电导率模...     

磁感应方法检测脑组织电导率的FDTD仿真研究

为进一步优化和改进MIT（magnetic induction tomography，MIT）实验系统，采用FDTD（finite difference time domain）方法，对MIT单通道测罱系统进行仿真研究。根据天线理论，将激励线圈近似为螺线管，模拟为一系列电磁源。脑模型考虑颅骨、脑脊液、脑组织和水肿。在10MHz频率，测最与激励线圈同轴时，对自由空间、均匀脑模型、三层脑模型和含水肿的三层脑模型进行仿真计算，获得了上述四种情况下测量线圈上的电流值和激励电流与测量电流的相位差值。     

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.     

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。     

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。     

生物磁感应成像中的高精度鉴相方法研究

用磁感应的方式测量组织的电导率是生物磁感应成像的基础,其测量精度将决定成像的质量.目前主要的测量方法是采用高频磁场作为激励,通过检测磁场穿过被测目标后的微小的相位变化来测量电导率.激励磁场的频率较高和生物组织电导率较小等因素增加了高精度鉴相的难度.已经应用于磁感应成像的鉴相方法存在分辨率不高线性度较差等问题.为此,设计并实现了一种高分辨率高线性度的鉴相方法,其相位分辨率为0.003°,线性相关系数大于0.99,提高了磁感应成像的精度.     

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,...     

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。     

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.     

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.     

磁感应成像重构算法的研究进展

磁感应成像（MIT）是一种无创和非接触的针对生物组织电导率分布的功能性电阻抗成像技术。MIT有以下优点:穿透性好、快速、便捷、低成本和无创,故其在医学成像上有很好的应用前景。MIT的研究包括系统结构、传感器、正问题和重构算法几个方面。本文阐述在MIT成像原理的基础上,对其重构算法的研究现状进行综述,对主要的重构算法进行归纳总结,分析几种算法的特点和应用领域,最后指出未来的研究趋势。     

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。     

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。     

非接触磁感应脑阻抗断层成像系统设计

针对脑组织电阻抗的研究，本文设计了工作频率在10MHz的单通道硬件电路和试验台，可以分辨电导率介于0．001s/m到6s/m的四种不同浓度的NaCl盐溶液，并对模拟正常人脑组织（0．375s/m）的0．195％NaCl盐溶液目标，给出了初步成像结果。     

基于滤波反投影算法磁感应成像噪声抑制能力的质量评估

【摘 要】 磁感应成像是一种利用电磁感应原理重构生物组织电导率分布的非接触式电阻抗成像技术。利用一组亥姆霍兹线圈为激励源,能在成像区域内产生均匀分布的激励磁场,从而能够简化成像算法。系统模型由背景物体、异物、亥姆霍兹线圈和20个检测线圈构成。利用滤波反投影算法重构图像,研究该系统下单目标和双目标的图像重构,并且通过并利用相关系数、归一化均方距离和归一化平均绝对距离3个评估参数分析算法对不同噪声的抑制能力。结果表明,当信噪比≥30 dB时,单目标和双目标异物成像效果接近没有噪声的成像结果。     

Combining optical coherence tomography with magnetic resonance angiography and Doppler ultrasonography for clinical detection of scleroderma

Scleroderma (SD) is a rare and agnogenic autoimmune disease whose progression can be modified by medical or surgical intervention if detected early. Multimodality imaging makes early detection of SD possible based on the structural and functional findings from different imaging methods. Combining optical coherence tomography (OCT) with magnetic resonance angiography (MRA) and Doppler ultrasonography (DUS) to identify the typical structural and functional features that can exhibit significant differences between SD patients and healthy controls. In this study, six participants (three healthy volunteers and three SD patients) were recruited and clinically examined by a rheumatologist. Participants’ fingers were scanned by MRA, DUS, and OCT, respectively. MRA and DSU imaging results showed that SD patients exhibited thicker finger skin, a loss of blood vessels, and lower blood flow, whereas OCT captured the high-resolution morphology changes of the skin, epidermal, dermis, and subcutaneous layers, demonstrating a distinct loss of the dermo-epidermal junction in SD patients. Multimodal imaging techniques offer a more comprehensive characterization of the morphological and functional information of biological tissues, which can assist physicians to achieve a more accurate SD diagnosis.