基于声换能器特性的磁感应磁声成像正问题分析

来源 :北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gd1000
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磁感应磁声成像是一种新型的成像技术,它将阻抗成像与超声检测相结合,兼具高对比度与高分辨率的特性,对电导率的变化敏感。其突出优点是磁场激励不会被体表的低电导率组织影响,屏蔽效应小,重建算法相对简单。其基本原理是对置于静态磁场中的待测组织施加交变激励磁场,在组织中感应出涡流,该涡流在静磁场作用下产生洛伦兹力,从而激发声振动,该声振动产生声信号会被组织外的检测探头接收,从而可以通过相应的算法重构组织电导率图像。本文首先参考CT的3D Phantom模型建立了磁感应磁声成像正问题仿真研究模型——电导率分布有明显区分的3D Phantom模型,并结合有限元方法和电磁场理论,利用有限元软件COMSOL仿真分析了在脉冲磁场作用下模型内部电导率分布与感应电场的关系,得到了模型内部的感应电流分布。仿真结果表明,感应电流密度在中心位置处为O,在电导率边界处变化较大。其次,本文在考虑声换能器特性的基础上对磁感应磁声成像的声场正问题进行研究,并探讨磁感应磁声声源的产生、传播及接收机制。在研究声偶极子模型,检测并分析声换能器的特性后,建立了基于真实声换能器的声压求解方程,并给出相应的声信号仿真结果。仿真结果表明,声换能器本身的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值。本研究可以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。最后,为了验证已建立的磁感应磁声成像仿真模型与算法,本文还针对简单铜环模型进行了验证性实验。并将实验结果与仿真分析结果进行了对比分析,结果表明,实验所获得的声信号与仿真所得的声信号在一定程度的误差范围内具有一致性,应用该模型及算法可以更精确的实现磁感应磁声成像的仿真,从而为实验设计提供理论指导,也是后续图像重建算法研究的工作基础。
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