建模与仿真光声图像技术

IVPA图像内容的差异由目标血管结构、斑块类型和重构图像的参数等造成，此外成像仪器的校准和微小的参数差异都会影响成像效果^［61］。医师根据图像判断病情的准确程度、改善成像导管的参数设置以及优化图像的计算机后处理算法等都建立在分析大量的病历图像数据的基础上。然而，IVPA成像技术目前尚未广泛应用于临床，可用的病历数据不足。此外，临床病理性实践是一种比较有效的手术训练途径，但需要较多训练时间和有经验医师的专门指导，训练条件较为烦琐和严苛^［62］。

对IVPA图像进行建模与计算机仿真，在建立血管横截面模型和相应参数模型的基础上，对激光脉冲照射血管壁组织的过程进行模拟，仿真来自血管壁组织的光声信号并重建血管横截面的二维IVPA图像，可在有限的硬件设备、较短的时间内得到大量的IVPA图像，为IVPA成像算法和图像后处理算法的研究和性能测试等提供数据源，为训练医师提供图像库。同时，有助于分析不同的成像参数对成像效果的影响，为临床获取更高质量的IVPA图像提供有益的参考。(www.xing528.com)

IVPA图像建模与仿真的一般步骤是：首先建立含有粥样硬化斑块的血管横截面模型，成像导管位于模型中心，将血管横截面等角度分为若干份，每一份近似为多层血管壁组织；其次，对成像导管在每个角度从模型中心沿径向发射激光脉冲的过程进行仿真，对每个角度对应的多层血管壁组织进行光的蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）模拟，得到空间电磁吸收分布函数；再次，仿真生物组织吸收激光产生光声信号的过程，根据空间电磁吸收分布函数利用时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）算法仿真出多层血管壁组织的光声信号；最后，利用直线扫描模式下基于精确解的图像重建算法得到极坐标系中的血管横截面图像，并转换为笛卡尔坐标系中的横截面图像。