光声成像中多扫描形式下高性能图像重建方法的研究

光声成像是一种新型的无损生物医学成像技术，适用于肿瘤检测、血管成像和脑部成像等多个领域。本项目拟对多扫描形式下高性能的光声成像图像重建方法进行深入研究，着重解决目前困扰高性能光声成像图像重建方法发展的三个难点：有限角度扫描、任意扫描形式和声特性不均匀性补偿，从而为光声成像图像重建方法的研究提供一种新的思路和理论依据。.项目希望从理论推导、信号处理和数值计算等角度分析生物组织光声成像理论，提出多扫描形式下的高性能图像重建方法；结合光学的蒙特卡罗模拟和声学的时域有限差分法、有限元法、k空间法进行计算机仿真，构建相应的生物体参数模型，研究并改进图像重建方法和理论；搭建光声成像实验平台，开展相应的仿体实验，进一步完善图像重建方法。本项目对于推动光声成像技术更具实用性、提高生物组织分子成像水平具有重要意义。

光声成像是一种新型的无损生物医学成像技术，适用于肿瘤检测、血管成像和脑部成像等多个领域。本项目围绕光声成像的计算机仿真、光声成像的高性能重建方法和光声成像的实验三个方面研究开展工作，特别是深入研究了多扫描形式下高性能的光声成像图像重建方法，着重解决目前困扰高性能光声成像图像重建方法发展的三个难点：有限角度扫描、任意扫描形式和声特性不均匀性补偿。项目取得的具体成果有：提出基于全变分的光声图像重建方法，适用于有限角度扫描和任意扫描形式；提出基于极坐标下前向模型的光声图像高效重建方法，可推广至无需预知声速分布即可补偿声速不均匀性的光声成像；研究了换能器冲激响应反卷积对光声图像重建的影响；提出改进的光声成像滤波反投影法，消除滤波反投影法重建图像的伪影；提出基于蒙特卡罗模拟和改进时域有限差分法的光声成像计算机仿真方法，分别对声速均匀和不均匀情况下的光声成像进行了仿真研究；提出飞行时间法和有限时域差分法相结合的光声成像计算机仿真方法；对包括全变分重建方法在内的各种光声成像方法进行了计算机仿真研究，验证方法的可行性；搭建了光声成像实验平台，对包括全变分重建方法在内的各种光声成像方法进行了实验研究，验证了方法的有效性和优越性；研究了光声成像反射伪影的机理和控制方法，提高了图像重建质量。项目发表了标注基金号的期刊论文35篇，其中被SCI检索13篇，被EI检索(含同时被SCI检索)24篇；国际会议论文22篇，其中被EI检索15篇。项目执行期间，获授权发明专利5项，申请发明专利4项；培养博士生7名、硕士生9名。项目的研究，为光声成像图像重建方法的研究提供了一种新的思路和理论依据，对于推动光声成像技术更具实用性、提高生物组织分子成像水平具有重要意义。