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仿真多层血管壁组织光声信号生成

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:将式离散化为时域有限差分形式[69]公式如下:式中,(j,k)为位于θ-ρ平面内的多层血管壁组织上一点的坐标;Δθ和Δρ分别为平行和垂直于多层血管壁组织表面的离散平面间距;Δt为离散时间间距;n为离散时刻。根据式即可仿真得到成像导管在角度θi(i=1,2,…,m)时接收到的多层血管壁组织产生的光声信号pi。

仿真多层血管壁组织光声信号生成

描述光声信号在声学均匀介质中传播的物理模型如下[66]

式中,为哈密顿算子; 978-7-111-53688-8-Chapter06-24.jpg978-7-111-53688-8-Chapter06-25.jpg 分别为θ-ρ坐标系的θ方向和ρ方向的单位矢量pirt)为t时刻在位置r处的光声信号;Ai(r)为位置r的电磁吸收分布函数;c为光声信号波速;β为等压膨胀系数CP为比热;I(t)为激光脉冲函数,这里近似为冲激函数。

光声信号的本质是超声波,分析声波的传输需引入声压p、质点振动速度v和密度变化量P′这三个物理量[67]。声振动满足牛顿第二定律、质量守恒定律和描述压强、温度与体积等状态参数关系的物态方程,根据这些基本定律导出p、v和P′的关系式[67]如下:

式中,P为血管壁组织的密度,假定为常数。式(6-4)、式(6-5)和式(6-6)分别是运动方程、连续性方程和物态方程,可将式(6-8)改写如下[68]:(www.xing528.com)

式中,vθ和vρ分别为质点在θ方向和ρ方向的振速。

将式(6-12)离散化为时域有限差分(FDTD)形式[69]公式如下:

式中,(j,k)为位于θ-ρ平面内的多层血管壁组织上一点的坐标;Δθ和Δρ分别为平行和垂直于多层血管壁组织表面的离散平面间距;Δt为离散时间间距;n为离散时刻。根据式(6-13)即可仿真得到成像导管在角度θi(i=1,2,…,m)时接收到的多层血管壁组织产生的光声信号pi(t)。

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