血管內(nèi)光聲圖像建模與仿真的研究.pdf

1、血管內(nèi)光聲（intravascular photoacoustic, IVPA）成像結(jié)合了光聲信號(hào)激發(fā)階段光吸收較高的對(duì)比度和光聲信號(hào)傳播階段超聲檢測(cè)較高的分辨率，可得到展示斑塊成分和形態(tài)等信息的實(shí)時(shí)血管切面圖像。IVPA圖像內(nèi)容的差異由被成像血管的結(jié)構(gòu)、所含斑塊類型和圖像重建參數(shù)等造成。此外，包括IVPA成像導(dǎo)管在內(nèi)的成像儀器的校準(zhǔn)和微小的參數(shù)差異也會(huì)影響成像效果。醫(yī)師依據(jù)圖像對(duì)病情的準(zhǔn)確判斷、成像導(dǎo)管參數(shù)的設(shè)置與優(yōu)化和圖像的計(jì)算機(jī)后

2、處理算法等均依賴于對(duì)大量病歷圖像的分析。然而，目前IVPA成像技術(shù)尚未廣泛應(yīng)用于臨床，可用的病歷數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足。
　　本文的主要內(nèi)容是利用計(jì)算機(jī)仿真的方法對(duì)IVPA圖像進(jìn)行建模與仿真，包括：首先，建立含有粥樣硬化斑塊的血管橫截面模型，包括血管橫截面的結(jié)構(gòu)模型和對(duì)應(yīng)的參數(shù)模型；然后，對(duì)成像導(dǎo)管從模型中心沿徑向發(fā)射激光脈沖的過程進(jìn)行仿真，得到血管橫截面模型的光能量沉積分布函數(shù)；其次，對(duì)生物組織吸收激光能量產(chǎn)生超聲信號(hào)的過程進(jìn)行仿真，根據(jù)

3、光聲波動(dòng)方程利用光能量沉積分布函數(shù)仿真出成像導(dǎo)管接收到的光聲信號(hào)；再次，利用改進(jìn)的基于精確解的圖像重建算法得到IVPA圖像的極坐標(biāo)視圖，并插值得到笛卡爾坐標(biāo)系中的橫向視圖；最后，根據(jù)血管橫斷面積隨心臟搏動(dòng)的變化規(guī)律，獲取序列IVPA仿真圖像。
　　本文提出的二維IVPA圖像建模與仿真的方法，可靈活地調(diào)整血管橫截面模型，改變模型中所含粥樣硬化斑塊的類型，設(shè)置多層血管壁組織的光學(xué)和聲學(xué)參數(shù)，仿真聲速不均勻的多層血管壁組織的聲場(chǎng)，獲取特