基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法
【專利摘要】一種基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法，包括有基于有限元平臺(tái)的空間求解和基于時(shí)間疊加的時(shí)間求解兩部分，具體是：首先進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解；然后根據(jù)得到的空間剖分求解結(jié)果，進(jìn)行磁聲耦合時(shí)間域求解。在進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解中，對(duì)磁聲成像介質(zhì)進(jìn)行多物理場(chǎng)有限元剖分求解，將各剖分單元編號(hào)為1,2，....n，記錄剖分單元的空間位置ri，其中i=1,2，...，n，記錄求解的各剖分單元電流密度幅值ai，所述的n取100以上的整數(shù)。本發(fā)明結(jié)合介質(zhì)有限元方法可實(shí)現(xiàn)任意幾何形狀，任意激勵(lì)波形的磁聲耦合多物理場(chǎng)求解問題，獲得的磁聲信號(hào)的時(shí)域解，更能反映真實(shí)磁聲的時(shí)頻特征。
【專利說明】基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法。特別是涉及一種基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于磁聲耦合效應(yīng)的生物組織電特性功能成像方法，由于其具有無創(chuàng)，造價(jià)較低，能夠反映生物組織早起病變，同時(shí)兼具電阻抗成像高對(duì)比度和超聲成像高空間分辨率的優(yōu)點(diǎn)，成為了近些年研究的熱點(diǎn)。
[0003]目前國內(nèi)外有多篇文獻(xiàn)對(duì)磁聲成像方法進(jìn)行研究報(bào)道。目前文獻(xiàn)中對(duì)于磁聲信號(hào)的求解，主要通過多物理場(chǎng)有限元方法，求取在沖激函數(shù)下的解，然后基于空間求解進(jìn)行圖像重建，得到介質(zhì)電導(dǎo)率邊界圖像，該方法設(shè)電流激勵(lì)為沖激函數(shù)，然而實(shí)際應(yīng)用中，由于激勵(lì)設(shè)備的帶寬限制，難以實(shí)現(xiàn)脈寬無限短的沖激函數(shù)，因此該求解方法得到的結(jié)果與真實(shí)磁聲信號(hào)的時(shí)頻特征仍存在一定偏差。所以，在時(shí)域內(nèi)求解磁聲信號(hào)波形，是目前磁聲耦合圖像重建研究中的重要問題。
[0004]綜上所述，基于介質(zhì)有限元的空間求解結(jié)果，在時(shí)域內(nèi)求解磁聲信號(hào)波形，能夠反映真實(shí)情況下，磁聲耦合聲信號(hào)的時(shí)頻特性，從而為后續(xù)根據(jù)磁聲信號(hào)時(shí)頻特性，進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)處理方法研究，反演重建聲源分布特征和電導(dǎo)率圖像重建提供了重要的依據(jù)。
[0005]時(shí)域聲源疊加方法求解磁聲信號(hào)時(shí)域解，并對(duì)一維聲傳播條件下的不同厚度模型磁聲信號(hào)時(shí)頻特性進(jìn)行研究，為在未知介質(zhì)電導(dǎo)率分布的情況下由磁聲信號(hào)獲取介質(zhì)厚度信息，并進(jìn)一步重建內(nèi)部聲源電導(dǎo)率圖像提供依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能反映真實(shí)磁聲時(shí)頻特征的基于介質(zhì)有限兀疊加的磁聲稱合成像聲信號(hào)求解方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法，包括有基于有限元平臺(tái)的空間求解和基于時(shí)間疊加的時(shí)間求解兩部分，具體是:首先進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解；然后根據(jù)得到的空間剖分求解結(jié)果，進(jìn)行磁聲耦合時(shí)間域求解。
[0008]在進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解中，對(duì)磁聲成像介質(zhì)進(jìn)行多物理場(chǎng)有限元剖分求解，將各剖分單元編號(hào)為1，2，....n，記錄剖分單元的空間位置ri，其中i=l, 2,..., η,記錄求解的各剖分單元電流密度幅值ai;所述的η取100以上的整數(shù)。
[0009]所述的進(jìn)行磁聲耦合時(shí)間域求解包括如下步驟:
[0010](I)根據(jù)各剖分單元的空間位置ri計(jì)算各剖分單元到超聲換能器的距離Ii和各剖分單元到超聲換能器的距離Ii與換能器軸線的角度Θ i ；
[0011](2)設(shè)介質(zhì)聲學(xué)均勻，由公式delayfli/v計(jì)算由各剖分單元到超聲換能器的距離Ii形成的時(shí)間延遲(Ielayi,其中V為超聲在介質(zhì)中的傳播速度；[0012](3)設(shè)置磁聲耦合激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間波形f⑴；
[0013](4)根據(jù)激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間波形f(t)計(jì)算各剖分單元的電流密度時(shí)域信號(hào)波形Ji(t)=aif (t)；
[0014](5)將步驟(4)求得的各個(gè)剖分單元的電流密度時(shí)域信號(hào)波形Ji (t)，以及步驟(1)求得的距離Ii和角度Θ i，步驟(2)求得的傳播時(shí)間延遲delay,代入公式:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于介質(zhì)有限兀疊加的磁聲稱合成像聲信號(hào)求解方法，包括有基于有限兀平臺(tái)的空間求解和基于時(shí)間疊加的時(shí)間求解兩部分，其特征在于，具體是:首先進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解；然后根據(jù)得到的空間剖分求解結(jié)果，進(jìn)行磁聲耦合時(shí)間域求解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法，其特征在于，在進(jìn)行磁聲耦合成像介質(zhì)的空間剖分求解中，對(duì)磁聲成像介質(zhì)進(jìn)行多物理場(chǎng)有限元剖分求解，將各剖分單元編號(hào)為1，2，....n，記錄剖分單元的空間位置ri，其中i=l, 2,..., η,記錄求解的各剖分單元電流密度幅值ai;所述的η取100以上的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)有限元疊加的磁聲耦合成像聲信號(hào)求解方法，其特征在于，所述的進(jìn)行磁聲耦合時(shí)間域求解包括如下步驟: (1)根據(jù)各剖分單元的空間位置^計(jì)算各剖分單元到超聲換能器的距離Ii和各剖分單元到超聲換能器的距離Ii與換能器軸線的角度Θ i ； (2)設(shè)介質(zhì)聲學(xué)均勻，由公式(Ielayi=IiZV計(jì)算由各剖分單元到超聲換能器的距離IiB成的時(shí)間延遲(Ielayi,其中V為超聲在介質(zhì)中的傳播速度； (3)設(shè)置磁聲耦合激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間波形f(t)； (4)根據(jù)激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間波形f(t)計(jì)算各剖分單元的電流密度時(shí)域信號(hào)波形Ji(t)=aif (t)； (5)將步驟(4)求得的各個(gè)剖分單元的電流密度時(shí)域信號(hào)波形Ji(t)，以及步驟(1)求得的距離Ii和角度Θ i，步驟(2)求得的傳播時(shí)間延遲delay,代入公式:
p{r,t) = ^~Y^cosOiV + delay,).凡]`
4π f 求解，即得到磁聲信號(hào)時(shí)域波形解，其中Btl為靜磁場(chǎng)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103605868SQ201310631913
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】劉志朋, 張順起, 殷濤 申請(qǐng)人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所