本文關(guān)鍵詞：三維磁感應(yīng)磁聲成像的新算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第 2期 2 0 1 3年 2月

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學(xué)

報

V0 1 . 41 No . 2 F e b . 2 0 1 3

ACr A EI C T RONI C A S I NI C A

三維磁感應(yīng)磁聲成像的新算法研究 周廉，朱善安，賀斌 ( 1 .浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州 3 1 0 0 0 7; 2 .明尼蘇達(dá)大學(xué)生物工程學(xué)院，明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯 5 5 4 5 5 )

摘

要：磁感應(yīng)磁聲成像技術(shù) ( M A T - MI )作為一種新型無創(chuàng)的電阻抗成像技術(shù)，融合了磁感應(yīng)技術(shù)和超聲斷層

掃描技術(shù)，提供了高分辨率的成像結(jié)果 .本研究提出了一種用于 M A T - M I計算電導(dǎo)率分布的新型算法，解決電導(dǎo)率重建過程中的奇異值問題，同時又縮短了重建所需時間，并通過計算機仿真構(gòu)建的三維環(huán)狀線圈和乳腺模型，驗證了算 法的穩(wěn)定性和可靠性 .

關(guān)鍵詞： 磁感應(yīng)磁聲成像；奇異值；電導(dǎo)率；有限元 中圖分類號： R 4 4 5 . 9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 0 3 7 2— 2 1 1 2( 2 0 1 3 ) 0 2— 0 2 8 8 - 0 7 B OI:1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 0 3 7 2 - 2 1 1 2 . 2 0 1 3 . 2. 0 0 1 3 電子學(xué)報 U R L:h t t p:// w w w. e i o 1 u n 1 a l _ o r g . c n

A Th r e e - Di me n s i o n a l B i o i mp e d a n c e I ma g i n g Al g o r i t h m b y Me a n s o f Ma g n e t o a c o u s t i c T o mo g r a p h y wi t h Ma g n e t i c I n d u c t i o n Z HO U L i a n , Z HU S h a n . a n , H E B i n 2 ( 1 . C o l l e g e o fE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g, Z h e j i a n g U n i v e r s i t y . H a n g z h o u, Z h e j i a n g 3 1 0 0 0 7, C h i n a;

2 . D甲w m o fB i o m e d i c a l E n g i n e e n n g, U n i v e r s i t y o fM i n n￣o t a. Mi n n e a p o l i s, Mi n n e s o t a 5 5 4 5 5, U S A)

A b s t r a c t: Ma

g n e t o a c o u s t i c t o mo g r a p h y w i t h ma g n e i t c i n d u c i t o n( MA T -￣ )i s a r e c e n t l y n i t r o d u c e d n o n i n v a s i v e e l e c t r i c a l c o n d u c i t v i t y i ma g i n g a p p r o a c h . I n t h e p r e s e n t s t u d y, a n e w lg a o r i t h m f o r t h e c o n d u c i t v i t y r e c o n s n u c i t o n h a s b e e n p r o p o s e d, a n d wa s e v lu a a t e d b y c o mp u t e r s i mu l a i t o n s n i a 3 - d i me si n o n a l b r e a s t mo d e 1 . Co mp a r d e wi t h he t e x i s t i n g me t h o d s . t h e n e w l a g o i r t h m c a l l r e— c o st n r u c t t h e i n t e r n l a c o n d u c i t v i t y d i s t r i b u i t o n it w ho u t s i n g u h￣t y p r o b l e m a n d s i g n i i f c a n t l y r e d u c e s t h e t i me f r o r e c o st n r u c i t o n c o m— p u t a io f n.

K e y wo r d s: ma g n e t o a c o u s i f c t o mo g r a p h y it w h ma g n e i t c i n d u c i t o n; s ng i u l a r v a l u e; c o n d u c i t v i t y; i f n i t e e l e me n t me ho t d

1 引言

電導(dǎo)率重建的精確性 .相比較 E r r, M 1 T采用了非接觸式 的測量方法，解決了接觸阻抗的影響，但由于存在激勵

人體器官組織的電特性變化往往先于器質(zhì)性病變， 磁場和擾動磁場難以分離的問題，使得重建結(jié)果的分辨在經(jīng)過一定的功能代償期與潛伏期后發(fā)展成器質(zhì)性病率較低 .針對這些重建算法存在的缺陷，磁共振阻抗成變，表現(xiàn)出臨床癥狀 .如果能夠在疾病的潛伏期

內(nèi)，及時像 ( M R E r r )結(jié)合了電阻抗技術(shù)及磁共振電流密度成像地檢測出該組織器官電導(dǎo)率的變化，對于相關(guān)疾病，如技術(shù)( M R C D I ) E u j,提供了較高分辨率和精度的重建圖腦腫瘤、乳腺癌等的預(yù)防及早期治療是非常有益的 .長像，并在仿真計算及活體組織實驗上均取得了突破性進(jìn)期以來，生物電阻抗特性的研究一直廣受關(guān)注 .尤其在展 .但是，，該方法需要較大的電流注入活體，安全問題依 近幾十年，非侵入式的電阻抗成像技術(shù)已經(jīng)逐漸成為國際生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點，有越來越多的阻抗成像技術(shù)被提出，具代表性的有：電阻抗成像 ( E n 1 ) _ 1 J、磁感應(yīng)成像 ( M 1 T ) E 5]和磁共振電阻抗成像 ( M R E f)[ 6 - m]等. 舊是擺在 M R E 1 T前最大的難題 .

為了獲得高分辨率的圖像，避免注入電流以及消除低電導(dǎo)率組織帶來的“屏蔽效應(yīng)” l 1, 2 0 0 5年賀斌教授

及其研究小組提出了一種新型非接觸式電阻抗成像技其中 E t是一種接觸式的阻抗成像手段， f通過測量目標(biāo)術(shù).磁感應(yīng)磁聲成像 ( M a g n e t o A c o u s t i c T o m o g r a p h y w i t h 邊界面上的電勢，進(jìn)而完成截面電阻抗的重建計算 .但 Ma g n e t i c I n d u c i t o n, M A T - M I )[ 1 3鋤j .它融合了磁感應(yīng)技術(shù)是由于接觸阻抗的存在，以及生物體內(nèi)低電導(dǎo)率組織的和超聲斷層掃描技術(shù)，兼具電阻抗成像高對比度和超聲

屏蔽效應(yīng)，使得電流容易產(chǎn)生較大的衰減，從而影響了

斷層掃描技術(shù)高空問分辨率的優(yōu)點 .該方法應(yīng)用磁感應(yīng)

收稿日期： 2 0 1 2 - 0 1 . 0 6;修回日期： 2 0 1 2 0 5— 0 6

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