[发明专利]一种磁热声成像的电阻率重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电导率图像的重建方法，特别涉及一种磁热声成像的电阻率重建方法。

背景技术

目前传统电阻抗成像技术的灵敏度和空间分辨率不高，主要因为电阻抗成像通常采用频率较低的电磁波作为激励，由于波长远远大于成像体，导致电磁场探测对比度高，但分辨率低。毋庸置疑，单一场都有其物理局限性。因此多物理场成像技术受到越来越多的关注，即将一种物理场作用于生物组织，转换为另一种物理场进行检测，由一种物理场提供分辨率，另一种物理场提供对比度，实现对比度和分辨率的同时提高。电磁场和超声相结合的多物理场成像技术正是考虑到电磁场对人体组织电导率的高对比度和超声波探测的高分辨率特性，成为人们的研究热点，最近一年，磁热声成像作为一种新型的多物理场成像技术受到重视。

磁热声成像是由新加坡南洋理工大学在2013年首次提出的新型的电阻抗成像方法，通过对导电物体施加低于20MHz的交变磁场，在导电物体内部产生感应电场，进而产生焦耳热，激发热弹性的声信号，检测声信号进行成像。该方法是一种以交变磁场作为激励源，基于生物组织内部焦耳热吸收率的差异，以超声作为信息载体的无损生物医学影像技术。与微波热声成像技术相比，激励源的频率降低，可以深入到导电体的更深处，使磁热声图像扩展到人体组织的深层。由测量的超声信号到电阻率的重建分为两个过程，首先由测量的超声信号重建热声源分布，然后利用热声源分布重建电阻率分布，目前的相关文献和专利只重建了热声源(S＝ρJ²)，这里E为电场强度的空间分量)，而没有提及电阻率ρ的重建。显然，电场强度E与电阻率ρ的分布有关，从热声源S中重建出电阻率ρ是非常困难的。

发明内容

本发明的目的是克服现有的磁热声成像方法电阻率分布的不足的缺点，提出一种利用热声源分布重建电阻率分布的重建方法。本发明可以精确的重建导电物体的电阻率。

本发明基于磁热声电导率成像的成像原理为：利用激励线圈对导电物体施加MHz电流激励，在导电物体内产生焦耳热，进而产生热声信号。利用超声换能器接收超声信号，对接收到的超声信号进行超声信号的处理和采集，得到放大滤波后的超声信号后，采用图像重建算法获取导电物体的电阻率图像。

本发明磁热声成像的电阻率重建方法包括四个步骤，第一步首先获取高分辨率的磁热声信号；第二步利用获取的磁热声信号重建热声源分布；第三步重建矢量电位空间分量；第四步利用矢量电位空间分量求解电阻率。

第一步：获取磁热声信号

首先通过激励线圈对导电物体施加MHz电流激励，导电物体由于感应电流的作用产生焦耳热，进而产生热声信号，热声信号通过耦合剂耦合到超声换能器内。耦合剂可以为去离子水也可以为绝缘油。超声换能器接收到超声信号后通过超声信号处理、采集子系统进行前置放大、滤波、二级放大等处理后，进行存储。

第二步：获取热声源分布

已知磁热声成像的声压波动方程：