基于动态聚焦的声聚焦光声内窥成像算法研究

目的 声聚焦光声内窥成像具有成像深度大的优点,是一种非常有前景的功能成像技术,该技术被广泛应用于直肠、食道等内窥成像中。声聚焦光声内窥成像通常采用基于单个聚焦超声传感器的侧向扫描方式,同时采用传统的B扫描方法进行重建,会大大降低图像质量。为了获得高质量的图像,本文提出了几种动态聚焦的声聚焦光声内窥成像算法。方法 本文使用几种动态聚焦算法进行了数值仿真,并搭建系统进行了仿体实验验证,从横向分辨率和信噪比等多方面比较了各算法在动态聚焦中的成像效果。结果 相比B扫描方法,动态聚焦后的图像在离焦区域的横向分辨率与信噪比方面都有提升,仿真模拟中最高可将离焦区域的成像目标分辨率提升约26倍,其信噪比经动态聚焦后最高可提高2.3倍左右,实验中的远距离点目标经动态聚焦重建后分辨率提升3～6倍。结论 整体而言,基于时空响应的算法和合成孔径聚焦重建算法是在实验条件下更为适用的算法。本工作对后续的声聚焦光声内窥成像的设计具有指导意义。     

用于光声内窥的中空声透镜聚焦PVDF换能器的研究

针对目前光声内窥成像中常用的基于压电陶瓷的中空聚焦超声换能器制作工艺复杂、定制费用高的问题,本文利用PVDF压电薄膜声阻抗低、频响宽、易于加工等优点,以及环氧树脂介于PVDF和生物组织的声阻抗特性,制作了一款基于110μm PVDF压电薄膜的中空声透镜聚焦超声换能器。声场测试实验表明,该换能器纵向分辨率为0.22 mm,焦点处横向分辨率约为0.65 mm,和理论设计值相符。随后又利用多模光纤和宽带介质膜反射镜,通过仿体实验对其内窥成像效果进行了初步验证。相比于基于压电陶瓷的聚焦超声换能器,本方案极大的降低了内窥光声成像中所需的中空聚焦超声换能器的设计和制作成本,方便了实验室条件下内窥光声系统的开发。