專利名稱：磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻域檢測(cè)處理方法。特別是涉及一種磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法
背景技術(shù)：
感應(yīng)式磁聲成像技術(shù)是一種新型的生物組織電特性成像技術(shù)，它把生物組織電特性的改變所導(dǎo)致的電流變化，通過(guò)外加磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)組織電特性進(jìn)行成像。生物組織內(nèi)產(chǎn)生的磁聲信號(hào)反映了組織代謝的差異和病變特征，基于磁聲耦合效應(yīng)的MAT-MI無(wú)損功能成像方法同時(shí)具有電阻抗成像高對(duì)比度及超聲成像高空間分辨率的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)癌癥等疾病的預(yù)防和早期診斷具有重要的研究?jī)r(jià)值。磁聲耦合成像的基本原理如圖I所示,對(duì)置于穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的成像目標(biāo)體,通過(guò)電極對(duì)目標(biāo)體注入電流，電流受到洛侖茲力的作用，產(chǎn)生瞬間的位移，形成聲波振動(dòng)，并且振動(dòng)的頻率與注入的電流頻率相同。此時(shí)，在體外利用聲波換能器即可檢測(cè)到聲波響應(yīng)，因此通過(guò)檢測(cè)傳感器信號(hào)波形，通過(guò)空間不同位置的掃描結(jié)合圖象重建算法即可得到成像目標(biāo)電特性分布信息。由電磁學(xué)和聲學(xué)理論可知，聲壓大小與穩(wěn)恒磁場(chǎng)，目標(biāo)內(nèi)部電流密度、電參數(shù)密切相關(guān)V2P= V-(JxB)
C5 dt其中，4=^1/凡八為超聲在成像目標(biāo)體中的傳播速度，Pci為介質(zhì)密度，i3s為絕熱壓縮系數(shù)，P為聲壓，J為電流密度，B為穩(wěn)恒磁場(chǎng)。因此,在已知穩(wěn)恒磁場(chǎng)和激勵(lì)電壓的情況下,對(duì)于一個(gè)電導(dǎo)率參數(shù)分布確定的介質(zhì)仿體，聲壓大小與電導(dǎo)率有關(guān)，即模型電導(dǎo)率變化邊界的位置對(duì)應(yīng)較大聲壓信號(hào)幅值的變化。利用換能器在介質(zhì)仿體外部檢測(cè)到的超聲脈沖信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線，反映了沿此傳播方向上介質(zhì)內(nèi)部電導(dǎo)率的變化。因此，通過(guò)位于介質(zhì)仿體外換能器檢測(cè)的聲信號(hào)即可得到沿傳播方向的電導(dǎo)率界面的位置。通過(guò)對(duì)介質(zhì)外聲信號(hào)的掃描檢測(cè)，即可獲得介質(zhì)聲源分布信息，從而重建介質(zhì)聲源分布的圖像。目前磁聲耦合成像的聲信號(hào)檢測(cè)多采用時(shí)域檢測(cè)的方法，該方法通過(guò)時(shí)域放大器和濾波器對(duì)磁聲信號(hào)進(jìn)行時(shí)域處理，由于信號(hào)放大后相對(duì)直觀容易識(shí)別，同時(shí)圖像重建算法較為簡(jiǎn)單，因此該方法成為目前磁聲成像主要采用的信號(hào)檢測(cè)方法。然而，時(shí)域檢測(cè)方法檢測(cè)精度較低，同時(shí)在進(jìn)行磁聲激勵(lì)時(shí)，高頻磁場(chǎng)脈沖混入聲信號(hào)響應(yīng)，降低了信號(hào)信噪比，同時(shí)放大的脈沖干擾使放大器飽和過(guò)載，影響了聲信號(hào)的檢測(cè)放大，降低了檢測(cè)精度。對(duì)磁聲耦合成像技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究的廣泛開(kāi)展，以及磁聲成像技術(shù)應(yīng)用于臨床檢測(cè)，造成了一定的限制。因此，研究和采用新的信號(hào)檢測(cè)模式，提高聲信號(hào)檢測(cè)精度，和檢測(cè)信號(hào)的信噪比，對(duì)于提高磁聲成像電導(dǎo)率分辨率，提高診斷精度具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，在磁聲耦合成像系統(tǒng)中進(jìn)行如下步驟(I)確定傳感器空間運(yùn)動(dòng)初始角度θ A和終止角度θ B，以及空間的步進(jìn)角Θ step ；(2)由掃描驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)傳感器至空間運(yùn)動(dòng)初始角度θ A位置處；(3)根據(jù)激勵(lì)信號(hào)，以及磁聲耦合成像系統(tǒng)函數(shù)和傳感器頻響特征，分析確定待測(cè)信號(hào)的頻段分布特征，待測(cè)磁聲信號(hào)頻段上下限《3和COb，及設(shè)定頻率間隔COstop ;(4)設(shè)鎖定頻率Oi = coa，對(duì)待測(cè)磁聲信號(hào)進(jìn)行鎖定放大，測(cè)得鎖定頻率Coi下的幅值A(chǔ)i，相位Φ ，并存儲(chǔ)；(5)判斷當(dāng)前鎖定頻率Oi :如果Coi < (Ob，則令COi= ω a+ω step，再重復(fù)第⑷步驟繼續(xù)進(jìn)行在鎖定頻率Qi下鎖定放大求得幅值相位；否則轉(zhuǎn)入第(6)步驟；(6)調(diào)出所有頻率對(duì)應(yīng)的幅值A(chǔ)和相位Φ信息；(7)利用傅立葉逆變換，求得時(shí)域磁聲信號(hào)波形Jj (t)；(8)判斷當(dāng)前傳感器空間運(yùn)動(dòng)角度Θ」是否為終止角度位置，若未達(dá)到終止角度位置，則返回步驟(3);若達(dá)到終止角度位置時(shí)停止掃描，轉(zhuǎn)入第(9)步驟。(9)調(diào)用存儲(chǔ)的各個(gè)測(cè)量位置的時(shí)域波形，代入圖像重建算法；(10)重建組織電導(dǎo)率分布特性圖像。進(jìn)行步驟(2)的同時(shí)，由激勵(lì)源對(duì)待成像目標(biāo)進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生磁聲耦合信號(hào)。步驟(3)所述的分析是采用傅立葉變換進(jìn)行的。步驟(8)所述的判斷當(dāng)前傳感器空間運(yùn)動(dòng)角度Θ j是否為終止位置是判斷是否為 θ J < 0 B。步驟(7)還包括存儲(chǔ)域磁聲信號(hào)波形Yj⑴。步驟(9)所述的圖像重建算法是再利用傅里葉逆變換，結(jié)合格林函數(shù)法，建立三維柱坐標(biāo)系，利用洛倫茲力散度法，推出聲源重建公式為
權(quán)利要求
1.一種磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，在磁聲耦合成像系統(tǒng)中進(jìn)行如下步驟(1)確定傳感器(5)空間運(yùn)動(dòng)初始角度eA和終止角度eB，以及空間的步進(jìn)角est6P;(2)由掃描驅(qū)動(dòng)裝置(6)驅(qū)動(dòng)傳感器(5)至空間運(yùn)動(dòng)初始角度04位置處；(3)根據(jù)激勵(lì)信號(hào)，以及磁聲耦合成像系統(tǒng)函數(shù)和傳感器頻響特征，分析確定待測(cè)信號(hào)的頻段分布特征，待測(cè)磁聲信號(hào)頻段上下限0^和，及設(shè)定頻率間隔;(4)設(shè)鎖定頻率％= a，對(duì)待測(cè)磁聲信號(hào)進(jìn)行鎖定放大，測(cè)得鎖定頻率OiT的幅值 Ai，相位I，并存儲(chǔ)；(5)判斷當(dāng)前鎖定頻率Wi:如果Oi < b,則令Wi = Wa+Wstep,再重復(fù)第⑷步驟繼續(xù)進(jìn)行在鎖定頻率Qi下鎖定放大求得幅值相位；否則轉(zhuǎn)入第(6)步驟；(6)調(diào)出所有頻率對(duì)應(yīng)的幅值A(chǔ)和相位信息；(7)利用傅立葉逆變換，求得時(shí)域磁聲信號(hào)波形&(t)；(8)判斷當(dāng)前傳感器(5)空間運(yùn)動(dòng)角度是否為終止角度位置，若未達(dá)到終止角度位置，則返回步驟(3);若達(dá)到終止角度位置時(shí)停止掃描，轉(zhuǎn)入第(9)步驟。(9)調(diào)用存儲(chǔ)的各個(gè)測(cè)量位置的時(shí)域波形，代入圖像重建算法；(10)重建組織電導(dǎo)率分布特性圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，進(jìn)行步驟(2)的同時(shí)，由激勵(lì)源(4)對(duì)待成像目標(biāo)(I)進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生磁聲耦合信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，步驟(3)所述的分析是采用傅立葉變換進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，步驟(8)所述的判斷當(dāng)前傳感器(5)空間運(yùn)動(dòng)角度9」是否為終止位置是判斷是否為 9 j < 0 B。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，步驟(7)還包括存儲(chǔ)域磁聲信號(hào)波形h(t)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法，其特征在于，步驟(9)所述的圖像重建算法是再利用傅里葉逆變換，結(jié)合格林函數(shù)法，建立三維柱坐標(biāo)系，利用洛倫茲力散度法，推出聲源重建公式為
全文摘要
一種磁聲耦合成像的微弱聲信號(hào)頻域檢測(cè)處理方法確定傳感器空間運(yùn)動(dòng)初始角度θA，終止角度θB，空間的步進(jìn)角θstep；驅(qū)動(dòng)傳感器至空間運(yùn)動(dòng)初始角度θA位置；分析確定待測(cè)信號(hào)的頻段分布特征，待測(cè)磁聲信號(hào)頻段上下限ωa和ωb，及設(shè)定頻率間隔ωstep；對(duì)待測(cè)磁聲信號(hào)進(jìn)行鎖定放大，測(cè)得鎖定頻率ωi下的幅值A(chǔ)i，相位φi，并存儲(chǔ)；判斷當(dāng)前鎖定頻率ωi調(diào)出所有頻率對(duì)應(yīng)的幅值A(chǔ)和相位φ信息；求得時(shí)域磁聲信號(hào)波形yj(t)；判斷當(dāng)前傳感器空間運(yùn)動(dòng)角度θj是否為終止角度位置；調(diào)用存儲(chǔ)的各個(gè)測(cè)量位置的時(shí)域波形，代入圖像重建算法；重建組織電導(dǎo)率分布特性圖像。本發(fā)明提高了微弱磁聲信號(hào)的檢測(cè)精度、磁聲成像電導(dǎo)率成像分辨率。
文檔編號(hào)G01R27/02GK102590625SQ20121004800
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者劉志朋, 張順起, 殷濤 申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所