[发明专利]一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法及其系统

说明书

本发明公开一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法及其系统，包括：获取待重建图像内实际声源位置、虚拟声源位置、超声探测器位置以及实际声源处声速和实际声源处生物组织密度；根据实际声源位置、虚拟声源位置和声速，确定第一Green函数；获取实际声源位置的第一光声信号以及实际声源和超声探测器间的信号频率响应；根据声速、密度、第一光声信号、信号频率响应和第一Green函数，确定第二Green函数；获取超声探测器位置的第二光声信号；根据第二Green函数和第二光声信号，确定待测生物组织表面各点初始声压值；对各初始声压值进行归一化处理，得到重建图像。本发明通过考虑成像组织声学特性的非均匀介质，对光声内窥图像进行重建，以提高图像的质量。

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别是涉及一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法及其系统。

背景技术

生物光声内窥(Photoacoustic endoscopy，PAE)成像是一种新型的非电离式生物医学功能成像技术，既具有光学成像的高对比度又具有超声成像的高分辨率。该技术以生物组织的光声效应为物理基础，以组织的光吸收系数和散射系数作为成像参数，可实时获取生物腔体内的形态结构和组织功能成分。

在从超声探测器采集的声压时间序列中反演重建腔体横截面上的初始声压分布或者光吸收分布图像的过程中，为了简化问题，通常假设成像组织是声学特性均匀介质，超声波在组织中传播时不会发生声散射现象。但在实际应用中，大多数生物组织都是非均匀介质，具有声散射特性，在该假设前提下重建出的图像通常存在严重的声学畸变、伪影、模糊以及目标错位等问题。因此，非均匀组织的图像重建是PAE成像中需要解决的关键问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法及其系统，以提高光声内窥图像的质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法，所述方法包括：

获取待重建图像内实际声源位置、虚拟声源位置、超声探测器位置以及实际声源处声速和实际声源处生物组织密度；

根据所述实际声源位置、所述虚拟声源位置和所述实际声源处声速，确定第一Green函数；

获取实际声源位置的第一光声信号以及实际声源和超声探测器间的信号频率响应；

根据所述实际声源处声速、所述实际声源处生物组织密度、所述第一光声信号、所述信号频率响应和所述第一Green函数，确定第二Green函数；

获取超声探测器位置的第二光声信号；

根据所述第二Green函数和所述第二光声信号，确定待测生物组织表面各点的初始声压值；

对各所述初始声压值进行归一化处理，得到重建图像。

可选的，所述根据所述实际声源位置、所述虚拟声源位置和实际声源处声速，确定第一Green函数，具体包括：

其中，r表示待重建图像内实际声源位置，r₁表示待重建图像内虚拟声源位置，c(r)表示实际声源处声速，j表示虚数单位，ω表示傅里叶变换的角频率，G₀(r₁,r)表示第一Green函数。

可选的，所述根据所述实际声源处声速、所述实际声源处生物组织密度、所述第一光声信号、所述信号频率响应和所述第一Green函数，确定第二Green函数，具体包括：

根据这个公式确定第二Green函数；