[发明专利]用于在软场层析成像中进行波束形成的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题大体涉及数据重建系统和方法，并且更具体而言，涉及用以在软场层析成像中重建数据的系统和方法。

背景技术

诸如电阻抗谱（EIS）（也称为电阻抗层析成像（EIT））、扩散光学层析成像、弹性成像和相关模态的软场层析成像可用来测量对象的内部特性，诸如包括对象（例如人体的区域）的内部结构的材料的电特性。例如，在EIS系统中，对内部结构的导电率的分布作出估计。这样的EIS系统基于典型地在区域或容积的表面上获取的应用激励（例如电流）和测量的响应（例如电压）来重建区域或容积内的材料的传导率和/或电容率。然后能形成估计的视觉分布。

在EIS中，使用假设已知的应用电激励、先验几何结构和表面电极数据以及来自耦合到被测容积上的换能器的信号测量数据来确定容积内的复杂的传导率分布。然后使用具有关于容积和电极几何结构、边界状况、应用激励和内部传导率分布的假设的电磁模型来确定对给定激励的预测响应。EIS中的逆问题是确定使测量的数据和预测模型数据之间的差异增大的复杂传导率的空间分布。

 EIS逆问题是非常不适定的，因为传导率分布的大扰动可导致测量数据有小变化。类似地，应用激励的小变化或误差可导致测量的数据有大变化。在一些应用（诸如中风检测）中，信号噪声比可能太低，以至于无法精确地识别阻抗。

通过使用单个测量或确定两个测量之间的差异以提供重建定位或图像产生来执行传统EIS。但是，在一些环境中，例如在医院环境中，阻抗变化随时间的推移的时间行为的估计对于诸如患者监测可为有用的。

发明内容

根据实施例，提供一种软场层析成像系统，其包括：多个换能器，其配置成定位在对象的表面附近；以及一个或多个激励驱动器，其耦合到多个换能器上，并且配置成产生用于多个换能器的激励信号。激励信号包括至少一个频率分量。软场层析成像系统进一步包括一个或多个响应检测器，响应检测器耦合到多个换能器上，并且配置成测量多个换能器处的对象对激励的响应，该激励由多个换能器基于激励信号而应用。软场层析成像系统还包括软场重建模块，软场重建模块配置成基于激励信号和测量的响应，使用电阻抗谱（EIS）波束形成器来重建特性分布。

根据另一个实施例，提供一种用于电阻抗谱（EIS）的方法。该方法包括确定被软场层析成像系统询问的对象中的大致的感兴趣区域，以及对与软场层析成像系统测得的期望阻抗变化有关的电压变化进行前向计算。该方法进一步包括测量对象对软场层析成像系统所应用的激励的响应，更新相关矩阵，以及使用测量的响应来计算波束形成器波形。该方法还包括使用线性算子来确定阻抗波形，以确定对象的特性分布。

根据又一个实施例，提供一种用于执行软场层析成像以及使用处理器来确定对象的特性分布的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括用以命令处理器获取来自询问对象的软场层析成像系统的激励信号信息和响应信息的指令。计算机可读存储介质进一步包括用以命令处理器基于激励信号和测量的响应、使用电阻抗谱（EIS）波束形成器来重建对象的特性分布的指令。

附图说明

参照附图，阅读非限制性实施例的以下描述，目前公开的主题将变得更好理解，在附图中：

图1是示出了根据各种实施例而形成的软场层析成像系统的简化框图；

图2是示出了特性分布的重建的简图；

图3是示出了根据各种实施例的软场层析成像信息流的框图；

图4是根据各种实施例的波束形成器布置的框图；

图5是根据各种实施例的、用于电阻抗谱（EIS）波束形成的方法的流程图；

图6是示出了根据各种实施例的一个换能器配置的简图。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及某些实施例的以下详细描述。就图示出各种实施例的功能框的示意图来说，功能框不一定表示硬件电路之间有分离。因而，例如，可在单件硬件或多件硬件中实现功能框中的一个或多个（例如处理器、控制器、电路或存储器）。应当理解，各种实施例不限于图中示出的布置、构件/要素互连和手段。

如本文所用，以单数叙述或以词语“一个”或“一种”开头的模块或步骤应理解为不排除多个所述要素或步骤，除非明确陈述了这种排除。此外，对“一个实施例”的引用不意于解释为排除也结合了所叙述的特征的另外的实施例的存在。此外，除非明确陈述了相反的情况，“包括”或“具有”具有特定的特性的模块或多个模块的实施例可包括不具有那个特性的另外的这样的模块。