光声图像重建算法的现状与展望

对采集到的光声信号使用合适的算法实现图像重建，是IVPA成像必不可少的组成部分，算法的选择对改善图像的质量至关重要。目前对于IVPA图像重建的研究还处于起步阶段，主要是借鉴其他比较成熟的成像技术的重建方法并加以改进。本节对现有的IVPA图像重建算法进行总结和归纳，指出目前存在的实际问题，并对未来的发展方向进行展望。

其他的光声计算层析扫描成像系统，扫描设备是围绕物体旋转的，而IVPA是在封闭的血管腔内成像，也就是说其扫描孔径在成像物体内是封闭的，使数据的采集方式受到高度限制，对于这样的几何成像并不存在可靠的重建算法，只能探索和分析应用传统重建方法实现IVPA图像重建的可行性和有效性^［66］。尽管这些近似方法对于IVPA成像并不精确，但是为我们提供了物体的大致图像和分界面信息。

光声图像重建方法的选取与采集信号的方式有直接的关系，不同类型的探测器和信号扫描方式对应不同的图像重建算法。目前常用的光声信号采集方式有三种：采用聚焦超声传感器的线性扫描采集；采用非聚焦超声传感器的旋转扫描采集；采用阵列超声传感器的扫描采集^［71］。(www.xing528.com)

聚焦超声传感器扫描方式类似于B超的线性扫描采集，可以直接进行成像，不需要图像重建算法，且这类系统有很好的分辨力，但是成像深度有限^［72］。为了接近临床研究的标准，需要增加成像深度，而使用非聚焦探测器和超声阵列扫描能实现这点。另外，利用非聚焦超声传感器可获得更大的成像范围，在一定条件下可视为点探测器，能有效地提高成像空间分辨力^［73］；阵列传感器采用多通道并行采集信息，大大缩短了信号采集和图像重建时间，能够实现实时成像。因此大多数研究者选择使用非聚焦探测器和超声阵列扫描采集光声信号。在采用这两种信号采集方式的前提下，对平面、柱面和球面三种典型几何扫描方式的光声图像重建方法的研究较为深入^{［70，74，75］}。但由于血管内封闭结构成像的特殊性，目前对IV-PA成像系统的研究主要限于单阵元的二维圆周扫描和超声阵列平面扫描，还没有可以用于血管内三维扫描模型的光声图像重建算法。

基于此，研究者从不同的应用角度出发，借鉴其他成像技术，提出了多种可以应用于IVPA成像的重建算法，其中较为成熟的有时间反演算法、滤波反投影法（Filtered Back Pro-jection，FBP）、相控聚焦算法、基于傅里叶变换的重建算法、反卷积重建（Deconvolution Reconstruction，DR）算法和迭代重建算法（Iterative Reconstruction Method，IRM）。