第一篇 超声检测式磁声成像概论 3
第1章 绪论 3
1.1 医学成像方法发展概述 3
1.2 磁声成像方法概述 8
1.2.1 磁声成像方法的发展历程 9
1.2.2 磁声成像方法分类 11
1.2.3 本书的主要研究内容 14
参考文献 14
第2章 成像方法原理 18
2.1 电磁理论基础 18
2.2 声学理论基础 19
2.3 激励检测原理 20
2.4 成像方法与关键技术研究 22
参考文献 23
第3章 硬件实验系统 25
3.1 电流激励源 25
3.1.1 窄脉冲电流激励源 26
3.1.2 方波电流激励源 35
3.2 激励线圈 38
3.3 静磁场产生装置 42
3.4 超声信号检测系统 48
3.4.1 超声换能器 48
3.4.2 超声信号调理模块 50
3.5 同步触发控制系统 51
3.5.1 同步触发控制系统及采集系统的硬件构成 51
3.5.2 同步触发控制系统及采集系统的软件设计 53
参考文献 55
第二篇 感应式磁声成像研究 63
第4章 电磁场正问题研究 63
4.1 任意激励信号下的电磁场正问题研究 63
4.1.1 本书中对电磁场量的符号约定 63
4.1.2 磁准静态近似条件下消去时间项的麦克斯韦方程组 65
4.2 一维电磁场正问题研究 66
4.2.1 泊松方程及解析解的导出 66
4.2.2 亥姆霍兹方程及解析解的导出 71
4.2.3 仿真计算与结果分析 75
4.3 二维电磁场正问题研究 77
4.3.1 二次磁场法 78
4.3.2 仿真计算与结果分析 79
4.4 三维电磁场正问题研究 81
4.4.1 三维瞬态涡流场计算方法——磁矢位-电标位法 81
4.4.2 消去时间项的三维电磁场求解方法——电标位法 84
4.4.3 电标位法的数值验证仿真计算与结果分析 86
4.4.4 电标位法中忽略二次磁场的合理性分析 90
4.4.5 电标位法的适用范围 93
参考文献 94
第5章 声场正问题研究 96
5.1 声学均匀介质中的格林函数积分解 96
5.1.1 任意声源的格林函数积分解 96
5.1.2 任意平面声源的格林函数积分解 99
5.1.3 圆盘声源的解析解 101
5.2 声场正问题的数值方法 107
5.2.1 基于声压-质点振速耦合方程的声场数值方法 108
5.2.2 基于位移方程和质点振速方程的声场数值方法 109
5.2.3 基于弱形式处理声压波动方程中磁力散度项的声场数值方法 110
5.2.4 对边界处的磁力散度项应用散度定理的声场数值方法 111
5.3 声场正问题解法的仿真比较 111
5.3.1 圆盘声源的解析解和积分解的比较 112
5.3.2 声场解析解和数值解的比较 113
5.3.3 三种不同方法数值解的比较 115
5.4 声学特性非均匀模型正问题数值分析 117
参考文献 120
第6章 多物理场问题研究 121
6.1 电磁场-声场耦合问题 121
6.1.1 理论分析 122
6.1.2 仿真分析 124
6.2 电磁场-固体位移场-声场耦合问题 128
6.2.1 轴对称电磁场方程理论分析 129
6.2.2 轴对称弹性固体的纳维方程的导出 132
6.2.3 轴对称声压波动方程的导出 133
6.2.4 仿真分析 134
参考文献 137
第7章 声场逆问题研究 138
7.1 声源的重建方法 138
7.1.1 磁力散度声源的时间反演法 140
7.1.2 洛伦兹力声源的重建算法 143
7.1.3 洛伦兹力势声源的重建算法 144
7.2 声场逆问题仿真研究 145
7.2.1 基于全扫描的声源重建 145
7.2.2 基于有限角度扫描的声源重建 150
7.2.3 检测点密度对于重建质量的影响 152
7.2.4 三维模型断层面声源重建 153
参考文献 156
第8章 电磁场逆问题研究 158
8.1 一维模型电磁场逆问题 158
8.1.1 直接求解法原理公式 159
8.1.2 电场迭代法原理公式 160
8.1.3 一维模型逆问题的仿真实验与结果分析 161
8.2 二维模型电磁场逆问题 163
8.2.1 二次磁场-电阻抗重建方法 163
8.2.2 二维模型逆问题仿真实验结果 165
8.2.3 算法的噪声分析 173
8.3 三维电磁场逆问题 175
8.3.1 三维代数迭代算法 176
8.3.2 三维模型仿真实验 178
8.4 基于洛伦兹力的三维电磁场逆问题重建 189
8.4.1 电磁场逆问题重建算法 189
8.4.2 电导率重建数值仿真分析 191
8.5 基于涡流场有旋分量的电导率重建方法 194
8.5.1 重建算法 194
8.5.2 二维模型验证 195
8.5.3 二维模型验证 197
8.6 实验和图像重建 200
8.6.1 实验装置搭建 200
8.6.2 实验设计和验证 201
参考文献 206
第三篇 注入电流式磁声成像研究 211
第9章 正问题研究 211
9.1 电磁场正问题 211
9.1.1 平面模型的电磁场正问题 211
9.1.2 轴对称模型的电磁场正问题 218
9.2 声场正问题 222
9.2.1 圆盘模型的声场解析解 222
9.2.2 声场仿真计算 224
9.3 基于超声换能器的声场求解 225
9.3.1 基于超声换能器响应的声场方程 226
9.3.2 仿真结果与讨论 226
9.4 固体样品的注入电流式磁声成像研究 228
9.4.1 仿真模型设计 229
9.4.2 理论分析 229
9.4.3 仿真结果分析 231
9.5 本章小结 237
参考文献 238
第10章 逆问题研究 239
10.1 声场逆问题的理论分析 239
10.1.1 基于维纳滤波反卷积的磁声信号复原 239
10.1.2 时间反演法 241
10.2 电磁场逆问题的理论分析 242
10.2.1 平面模型的电磁场逆问题 242
10.2.2 轴对称模型的电磁场逆问题 244
10.3 逆问题的仿真计算 244
10.3.1 平面模型的仿真计算 244
10.3.2 轴对称模型的逆问题仿真计算 250
10.4 测量条件对图像重建的影响 255
10.4.1 测量位置数目对成像质量的影响 255
10.4.2 信噪比对图像重建的影响 257
10.4.3 重建图像质量的数值评价 259
10.5 基于小波变换的信号处理 261
10.5.1 小波函数变换 262
10.5.2 小波去噪的原理 262
10.5.3 实际信号的小波去噪处理 264
10.6 本章小结 265
参考文献 266
第11章 实验研究 267
11.1 磁声信号的实验研究 267
11.2 维纳滤波反演法的实验验证 271
11.3 实验系统分辨率的验证 272
11.3.1 实验的设计 272
11.3.2 信号采集和处理 273
11.3.3 图像的重建 275
11.4 生物组织实验 277
11.5 本章小结 279
参考文献 279
结束语 281
索引 283