基于磁共振图像的多层介质声学特性分析
朱勤丰,郑慧峰,王月兵,曹永刚
中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
Acoustic Characteristics Analysis of Multilayer Media Based on Magnetic Resonance Imaging
ZHU Qin-feng,ZHENG Hui-feng,WANG Yue-bing,CAO Yong-gang
College of Metrology & Measurement Engineering, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
摘要 基于磁共振图像,提出了一种多层介质声学特性分析方法,并推算了超声经过分层结构的焦点定位。首先对蔗糖溶液的磁共振T1加权图像进行区域提取、阈值分割、腐蚀膨胀等边缘处理后,得到局部区域的灰度均值;通过磁共振图像上的灰度信息与对应蔗糖溶液的浓度、声速计算关系拟合函数;最后建立模拟生物组织的蔗糖溶液分层结构,运用关系函数推算超声经过分层结构的声透射及聚焦超声的焦点前移量。实验结果表明,该方法从蔗糖溶液磁共振图像中分析得到的声速、声透射系数及焦点前移量与真实值相近,最大差异为0.6239mm,验证了可通过磁共振获取生物组织声参数的可能性。
关键词 :
计量学 ,
生物组织声参数 ,
磁共振 ,
声速 ,
声透射系数 ,
图像处理 ,
多层介质
Abstract :Based on magnetic resonance images, a method for analyzing the acoustic characteristics of multilayer media was proposed, and the focal point of ultrasound passing through the layered structure was estimated.Firstly, after performing edge extraction such as region extraction, threshold segmentation, corrosion expansion on the magnetic resonance T1-weighted image of the sucrose solution, the average gray value of the local region was obtained.Then, the relationship function was calculated by calculating the relationship between the grayscale information on the magnetic resonance image and the concentration and sound velocity of the corresponding sucrose solution.Finally, a layered structure of sucrose solution that simulates biological tissues was established, and the relationship function was used to calculate the acoustic transmission of ultrasound through the layered structure and the focus forward movement of focused ultrasound.The experimental results show that the method analyzes the sound velocity, acoustic transmission coefficient and focus advance from the sucrose solution magnetic resonance image, compared with the actual value obtained by the experiment, the maximum difference is 0.6239mm, it is verified the possibility of acquiring biological tissue acoustic parameters can through magnetic resonance.
Key words :
metrology
biological tissue acoustic parameters
magnetic resonance
sound velocity
sound transmission coefficient
picture processing
multilayer media
收稿日期: 2020-04-22
发布日期: 2020-08-28
基金资助: 国家重点研发计划(2017YFF0205004,2016YFF0201006);国家自然科学基金(11904346);浙江省自然科学基金(LQ19A040004,LQ20A040007);浙江省“仪器科学与技术”重中之重学科人才培育项目(JL150506);浙江省大学生科研创新活动计划项目(2018R409035); 浙江省基本科研业务费资助项目(2020YW43)
通讯作者:
郑慧峰(1981-),男,浙江江山人,中国计量大学副教授,从事超声波无损检测和机器视觉检测技术研究。Email:zjufighter@163.com
E-mail: zjufighter@cjlu.edu.cn
作者简介 : 朱勤丰(1995-),男,浙江温岭人,中国计量大学硕士研究生,研究方向为磁共振成像、医疗超声。Email:632193140@qq.com
引用本文:
朱勤丰,郑慧峰,王月兵,曹永刚. 基于磁共振图像的多层介质声学特性分析[J]. 计量学报, 2020, 41(9): 1102-1108.
ZHU Qin-feng,ZHENG Hui-feng,WANG Yue-bing,CAO Yong-gang. Acoustic Characteristics Analysis of Multilayer Media Based on Magnetic Resonance Imaging. Acta Metrologica Sinica, 2020, 41(9): 1102-1108.
链接本文:
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.09.11 或 http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2020/V41/I9/1102
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