磁感应磁声内窥成像建模与仿真的研究

摘要

生物感应式磁声（Magnetoacoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI）成像是一种新型功能成像技术，它融合了电磁技术、超声技术和多物理场探测与成像技术，兼具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，即感应式磁声内窥成像（Endoscopic Magnetoacoustic Tomography with Magnetic Induction,EMAT-MI），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。
　　本文对EMAT-MI的成像过程进行建模与数值仿真。首先，建立包含病变组织的生物腔体组织横截面模型，包括形态结构模型及其对应的参数模型；然后，对利用脉冲磁场激励腔体组织的过程进行仿真，得到腔体横截面模型的感应涡流分布；其次，根据感应涡流分布对腔体组织产生磁声信号的过程进行仿真，获得成像导管接收到的磁声信号；再次，利用时间反演算法重建出组织表面声源分布的极坐标视图；最后，由声源分布计算得到组织电导率分布的极坐标视图，并转换为笛卡尔坐标系中的横向视图。
　　本文提出的二维EMAT-MI图像仿真与建模的方法，可灵活地调整生物腔体组织的类型，改变病变组织的种类，设置组织的声学特性参数和电磁特性参数，可以获得多层生物腔体组织的声场分布以及特定的磁声信号，根据重建出的电导率分布图像可得到病变组织的位置、尺寸及轮廓等信息。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 感应式磁声成像的研究现状

1.3 感应式磁声内窥成像的研究现状

1.4 本文的研究目的及意义

1.5 本文的主要研究内容

第2章 生物腔体组织磁声信号的仿真

2.1 生物电磁学理论基础

2.2 EMAT-MI的成像原理

2.3 建立生物腔体组织横截面模型

2.4 EMAT-MI正问题的有限元仿真

2.5 仿真组织产生的磁声信号

2.6 激励脉宽对磁声信号的影响

2.7 本章小结

第3章 EMAT-MI图像的重建

3.1 基于时间反演的EMAT-MI声源重建

3.2 EMAT-MI的电导率重建

3.3 实验结果与讨论

3.4 磁声信号的信噪比对图像重建质量的影响

3.5 本章小结

第4章 EMAT-MI序列图像和伪影的仿真

4.1 环晕伪影的仿真

4.2 血管模型的EMAT-MI图像序列的仿真

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢