基於生物組織電磁和聲特性的感應式磁聲成像研究

《基於生物組織電磁和聲特性的感應式磁聲成像研究》是依託杭州電子科技大學，由李珣擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於生物組織電磁和聲特性的感應式磁聲成像研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李珣
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

感應式磁聲成像(MAT-MI)是近期提出的一種新型生物電阻抗方法，是當前醫學電磁成像的研究熱點。目前，MAT-MI技術處於方法驗證階段，其成像物理機制、阻抗圖像重建等關鍵性問題仍有待突破。本項目將圍繞MAT-MI開展三個方面的研究：推導考慮生物組織多孔介質特性和聲彈性的MAT-MI聲波方程，進一步探討生物電磁特性與MAT-MI聲源的關係；構建乳腺、脂肪、纖維和腫瘤模型以及線圈、永磁體模型，套用有限元方法求解MAT-MI聲場；對時間反演重建算法進行降維、誤差分析和正則化處理，增強該算法的實用性，提高算法的重建精度；從理論和仿真兩個方面比較和分析時間反演和精確解算法的重建精度與適用範圍，針對性地提出時間反演算法的改進方法。本項目的研究將有助於理解MAT-MI成像機理並為臨床診斷套用提供參考；所提出的理論與方法將為生物電磁成像研究提供新的思路和借鑑。

結題摘要

本項目完成下述研究任務： 生物組織多孔介質的MAT-MI聲波方程。電磁-結構耦合的MAT-MI仿真研究。基於連續聲源的聲輻射及時間反演法重建的仿真研究。構建生物組織電導率各向異性模型，套用數值方法計算MAT-MI聲源，邊界聲源密度和均勻介質聲源密度的比較，以及電導率各向異性和各向同性聲源的分布和強度的比較，相關成果已在一篇SCI論文中發表；搭建MAT-MI實驗平台，包括脈衝發生線路、電磁線圈、信號採集模組，購置超聲換能器，初步進行MAT-MI實驗。基於Tikhonov濾波正則化方法提出的適用於感測器平面陣列的超聲重建算法，該算法能夠實現簡單聲源的精確定位和重建。 本項目未能完成電磁-聲彈性耦合的MAT-MI超聲產生機制的研究、基於乳腺腫瘤模型的有限元分析和基於多次掃描的重建算法研究。本項目的研究方向做出調整，源於一篇論文的國際審稿人指出，當前MAT-MI研究的方向應該在實驗平台的搭建，因此，本項目調整至實驗平台的設計和開發，基於感測器陣列的實用重建算法，已經獲得初步成果。 另外，本項目的成果之一是MAT-MI的邊界聲源密度和均勻介質聲源密度的比較，但是有評審人指出邊界聲源密度和均勻介質聲源密度的量綱不同，二者無法直接比較。因而，通過立項的研究方法無法解決邊界聲源和均勻介質聲源比較的問題。因此，需要通過MAT-MI的實測數據來做進一步分析和驗證，這也是本項目做出研究方向調整的另一主要因素。 根據上述原因，本項目中未能完成的研究任務調整為磁聲信號激發和超聲信號採集的實驗平台搭建，以及適用於感測器陣列的重建算法的開發。