基于微波热声层析成像定量重建生物组织电导率的改进方法
作者:陈艺; 迟子惠; 吴丹; 刘悦; 温艳婷; 李伦; 蒋华北
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目的生物电磁参数中的电导率与组织的功能信息直接相关。重建生物组织的电导率在医学成像技术和医学诊断领域具有重要意义。本文对定量微波诱导热声层析成像(mtat)算法进行了改进,以提高组织电导率的重建精度。方法基于有限元离散法求解热声波方程和亥姆霍兹方程,提出了一种改进的基于正则化牛顿迭代法(RNIM)的组织电导率定量重建方法。结果通过对模拟实验和不同浓度氯化钠溶液的数值模拟实验,验证了改进算法的有效性。组织模拟实验结果表明,与定量微波热声层析成像的拟合方法相比,正则化牛顿法在不同位置、大小和对比度下定量重建的模拟体电导率的相对误差显著降低,同时,在模拟实验中,RNIM方法重建的同一浓度的单靶电导率在不同位置的变化范围较小,重建的多靶电导率相对比值更接近实际。实验结果验证了改进方法的稳定性。结论优化后的算法能更准确、定量地重建组织模拟物的电导率,对肿瘤的早期筛查、诊断和治疗、定位分期、预防疾病恶化具有重要意义。