[发明专利]一种生物光声内窥图像重建方法及系统

说明书

本发明公开一种生物光声内窥图像重建方法及系统。所述重建方法具体包括：获取所述超声换能器接收到的存在声衰减的光声信号测量值；建立所述光声信号测量值与所述无衰减的光声信号之间的关联方程；离散化处理所述关联方程，获得关联矩阵；采用奇异值分解法计算所述关联矩阵的广义逆矩阵，获得关联广义逆矩阵；根据所述关联广义逆矩阵和所述光声信号测量值计算所述成像组织的无衰减的光声信号，获得成像无衰减光声信号；根据所述无衰减光声信号重建腔体横截面上的光吸收能量分布图。通过建立测量值与所述无衰减的光声信号之间的关联方程提高了生物光声内窥成像的分辨率。

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别是涉及一种生物光声内窥图像重建方法及系统。

背景技术

生物光声内窥成像将光声层析成像与内窥检测技术相结合，同时兼具光学成像的高对比度和超声成像的高分辨率。生物光声内窥成像的原理是：将带有激光探头和超声探测器的特制导管插入腔体内，探头发射短脉冲激光照射周围组织，组织吸收激光能量产生热弹性膨胀，进而产生超声波并向组织表面传播，超声探测器检测到光声信号后，将光声信号发送至计算机，计算机重构出腔体横截面上的初始声压分布图或光吸收能量分布图，能够反映腔体横截面的形态和光吸收特性。

由于生物组织的复杂性，目前对生物光声内窥图像重建的研究是基于声学特性均匀的非衰减声学介质的假设。但是，在实际应用中，大多数生物组织都是具有声衰减特性的，因此在该假设的前提下重建出的生物光声内窥图像通常存在失真、伪影、位置偏移和成像深度降低的问题，无法解决待成像组织的声衰减问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够减少由成像组织的声衰减所致的图像失真和伪影等的生物光声内窥图像重建方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种生物光声内窥图像重建方法，所述重建方法具体包括：

获取所述超声换能器接收到的存在声衰减的光声信号测量值；

建立所述光声信号测量值与所述无衰减的光声信号之间的关联方程；

离散化处理所述关联方程，获得关联矩阵；

采用奇异值分解法计算所述关联矩阵的广义逆矩阵，获得关联广义逆矩阵；

根据所述关联广义逆矩阵和所述光声信号测量值计算所述成像组织的无衰减的光声信号，获得成像无衰减光声信号；

根据所述无衰减光声信号重建腔体横截面上的光吸收能量分布图。

可选的，所述建立所述光声信号测量值与所述无衰减的光声信号之间的关联方程具体包括：

所述光声信号测量值与所述无衰减的光声信号之间的关联方程为：

其中，FT[·]是傅立叶变换；p(r,t)为超声换能器在位置r处、时刻t采集到的存在声衰减的光声信号的声压测量值；I(t)为入射激光脉冲的时间函数；i为虚数单位；c₀为超声波的参考相速度；ω为超声波的角频率；sgn(ω)为符号函数；p_ideal(r,t)为超声换能器在位置r处、时刻t采集到的无声衰减理想光声信号的声压；α(ω)为超声波在有损介质中传播时的线性衰减系数：

α(ω)＝α₀|ω|ⁿ  (2)

其中，α₀≈(10^-7/2π)cm^-1rad^-1s为超声波在有损介质中传播时发生线性衰减的常系数；n为幂次，当超声波在生物组织中传播时，n＝1；

对式(1)两端进行傅里叶逆变换，得到：