[发明专利]一种用于生物光声内窥成像的光吸收系数重建方法

权利要求书

1.一种用于生物光声内窥成像的光吸收系数重建方法，其特征是，所述方法首先根据采集的光声信号重建出光吸收能量分布的测量值；然后通过前向仿真获得光吸收能量分布的理论值；最后根据光吸收能量分布的测量值和理论值构造目标函数，并通过对目标函数进行优化，重建出腔体横截面上组织光吸收系数的空间分布；

所述方法按以下步骤进行：

a.重建光吸收能量分布的测量值

在直线扫描模式下，根据超声探测器从各个测量角度采集到的光声信号，得到光吸收能量分布的测量值：

其中，r是θ-l平面极坐标系中的一点，c是光在组织内的传播速度，H_m(r)是位置r处的光吸收能量分布的测量值，z₀是位置r处与组织表面θ轴之间的垂直距离，r_i是与角度θ_i(i＝1,2,...,m)相对应的位置，c_s是超声信号在组织中传播速度，β是组织的等压膨胀系数，C_p是组织的比热容，p_i(r,t)是超声探测器在时刻t、角度θ_i(i＝1,2,...,m)、位置r处采集到的组织产生的光声信号的声压；

b.通过前向仿真获得光吸收能量分布的理论值

首先，用由节点表示的面积元对成像区域进行离散化，并根据成像区域内每个节点处光扩散方程的差分形式，计算出位置r处的光子密度函数Φ(r)；

然后根据位置r处的光子密度函数Φ(r)得到光吸收能量密度的理论值H(r,μ_a(r))：

H(r,μ_a(r))＝μ_a(r)·h·f·Φ(r)

其中，μ_a(r)是位置r处组织的光吸收系数，h是普朗克常数，f是入射光的频率；

c.重建光吸收系数的空间分布

假定组织的光散射系数已知，利用下式求得光吸收系数的空间分布：

其中，C是与光声信号采集系统有关的标定因子，是估算出的、待测区域内位置r处的光吸收系数。