近年來,基于不同激勵源（激光、微波、X射線）的聲學層析成像技術在生物醫(yī)學領域受到了廣泛關注。作為一類很有前途的混合成像模式,它結合了純激勵源成像和純超聲成像的優(yōu)勢,為生物組織成像提供了高分辨率和高對比度的可能性。由于成像目標與生物組織對激勵信號的吸收密切相關,該類技術在癌癥成像以及放射治療期間的劑量監(jiān)控方面具有廣闊的發(fā)展前景�；诖�,本論文按照激勵源的不同對研究課題進行了分析討論,從基本理論出發(fā)重點介紹了三項與上述技術相關的工作。其主要內(nèi)容為:1.研究了基于電脈沖的電聲斷層掃描（Electroacoustic Tomography,EAT）技術在軟組織中用于原位監(jiān)控電場分布的可行性。在我們的計算機模擬中,利用有限元分析求解一般偏微分方程得到軟組織中的電場分布。將電場分布轉化成初始壓力分布,利用k-Wave模擬的方法模擬聲波的傳播。在目標周圍放置含有128個超聲換能器的環(huán)形陣列來檢測聲波,并采用時間反演重建算法來重建EAT圖像。通過設置不同數(shù)量、不同距離以及不同輸入電壓的電極來模擬電穿孔過程中不同的電場分布。我們還研究了不同輸入電壓下EAT成像的靈敏度。本研究的結果表明,EAT是一種能夠... 

【文章來源】：山東師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

-1激勵源誘導聲學成像原理圖

山東師范大學碩士學位論文16測的聲壓通常比使用壓電傳感器靈敏度低。盡管PBDT檢測是一種有效的檢測光透明材料中聲波的方法，但其在臨床應用中存在一定困難。本研究的目的在于探討利用壓電換能器陣列的EAT技術能否有效地實時監(jiān)控電穿孔技術中的原位電場分布。為了探究EAT技術在實時監(jiān)控電場分布過程中的不同參數(shù)影響，我們對不同數(shù)量的電極、兩個電極之間不同的距離設定以及不同電壓輸入進行了理論計算和模擬研究。圖2-1-1電穿孔過程的原理圖。圖2-1-1(a)表示施加電脈沖之前的狀態(tài)；圖2-1-1(b)表示外加電場增加了細胞膜的通透性，允許化學藥品或DNA進入完整的細胞；圖2-1-1(c)表示施加電脈沖后帶有內(nèi)產(chǎn)物的細胞恢復到原始狀態(tài)。2.2研究方法我們的工作流程包括電場分布生成、初始壓力信號產(chǎn)生、k-Wave仿真及EAT重建，該工作流程用于研究EAT原位實時監(jiān)測電場分布的可行性。圖2-2-1(a)表示乳腺CT背景圖像上的電場分布。這些顏色表示電場的大小，藍色表示最大電場強度，而紅色表示最低電場強度。電場線密度揭示了電場強度信息，電場線之間的距離近表示電場強度強，距離遠表示電場強度弱。圖2-2-1(b)為施加納秒量級電脈沖的EAT系統(tǒng)示意圖。符號“-”和“+”分別表示負電壓和正電壓。藍色虛線表示產(chǎn)生的壓力波。在EAT系統(tǒng)中，采用由128個聲學傳感器組成的環(huán)形陣列來檢測產(chǎn)生的壓力信號，這些傳感器用感興趣區(qū)周圍的灰色方塊表示。紅色箭頭表示電場的方向，而黃色橢圓內(nèi)的紅色波浪箭頭表示空間內(nèi)的壓力波。

山東師范大學碩士學位論文17圖2-2-1圖像引導治療和電聲斷層掃描(ElectroacousticTomography,EAT)系統(tǒng)的原理圖。圖2-2-1(a)為乳腺CT背景圖像上的電場分布；圖2-2-1(b)為施加納秒量級電脈沖的EAT系統(tǒng)示意圖。本研究使用商業(yè)軟件MATLAB2017a(Mathworks,Natick,Massachusetts)、偏微分方程(PartialDifferentialEquation,PDE)工具箱及k-Wave仿真工具箱對EAT過程進行仿真。仿真工作流程如圖2-2-2所示。關于如何使用PDE工具箱生成電場分布將在2.2.1節(jié)中詳細討論；2.2.2節(jié)描述了乳腺脂肪組織中電場分布與初始壓力之間的關系；最后，在2.2.3節(jié)中，利用k-Wave工具箱對生成的電聲(Electrical-inducedAcoustic,EA)波的傳播和EAT重建進行了仿真。圖2-2-2電聲斷層掃描(ElectroacousticTomography,EAT)過程仿真流程圖。


本文編號：3296016