生物光声层析成像中超声探测器特性对图像质量的影响及解决方法

生物光声层析成像(PAT)是一种多物理场耦合的新型复合功能成像方法,对肿瘤和心血管疾病等的早期检测和准确诊断具有极高的研究价值。在PAT图像重建中,为了简化问题,通常假设超声探测器是具有全向响应的理想点探测器,在目标周围形成一个连续完整的测量面,且不考虑探测器的空间脉冲响应(SIR)和电脉冲响应(EIR)对成像质量的影响。但在实际应用中,这一理想假设会导致成像分辨率和图像质量的下降。从有限孔径效应、SIR和EIR、方向性、扫描半径、有限测量角度和有限带宽以及位置不确定性等6个方面,就超声探测器特性对图像重建的影响,综述相应的解决方法,对比不同方法的优缺点以及适用范围,并展望未来可能的发展方向。

考虑超声探测器脉冲响应和方向性的光声图像重建方法

在光声成像中,假设超声探测器为具有全向响应的理想点探测器通常会导致图像分辨率下降。为了解决探测器效应引起的图像质量下降问题,提出一种考虑探测器特性的光声图像重建方法,建立包含探测器方向性和脉冲响应的前向成像模型,通过迭代求解前向模型的逆问题,实现光吸收能量分布图的高质量重建。仿真和仿体实验结果表明,与未考虑或未充分考虑探测器特性的传统重建方法和其他重建增强方法相比,所提方法可以显著提高图像分辨率和对比度,改善图像质量。