用于軟場層析成像中偽影抑制的系統和方法

專利名稱：用于軟場層析成像中偽影抑制的系統和方法
技術領域：
本文公開的主題通常涉及數據重建系統和方法，并且更特別地，涉及軟場層析成像中識別和抑制偽影的系統和方法。
背景技術：
軟場層析成像，諸如電阻抗譜(EIS)(也稱為電阻抗層析成像(EIT))、擴散光層析成像、弾性成像、以及相關形態可以用于測量對象的內部特性，例如包括對象(例如，人體區域)的內部結構的物質的電學特性。例如，在EIS系統中，對內部結構的電導率的分布做出評估。基于在該區域或容積的表面采集的施加的激勵(例如，電流)和測得的響應(例如，電壓)，這種EIS系統重建該區域或容積內物質的電導率和/或介電常數。然后可以形成評估的直觀分布。在EIS中，使用假定已知的施加的電流激勵、先驗幾何形狀和表面電極數據以及來自與測試中的容積耦合的換能器的信號測量數據來確定容積內的復雜的電導率分布。然后，具有關于容積和電極幾何形狀、邊界條件、施加的激勵以及內部電導率分布的假設的電磁模型被用來確定針對給定激勵的預測響應。EIS中的逆問題是確定復雜電導率的空間分布，其引起測量數據和預測模型數據之間的差異。EIS的逆問題在電導率分布中的大擾動可能導致測量數據中的微小變化方面是高度不適定的。同樣，所施加激勵的微小變化或誤差可能導致測量數據的大變化。針對逆問題的解是假定的容積和電極幾何形狀中的復雜的電導率分布，其是測量數據與正向模型預測的數據的差異的原因。除了電導率分布差異，模型化的和實驗的激勵之間的差異，模型化的和實驗的表面幾何形狀之間的差異，以及電極的大小、位置、布置之間的差異等等，也是預測數據和測量數據之間的差異的原因。因此，電導率分布的EIS重建會固有地遭受由于實驗的幾何形狀和電極與正向預測模型失配引起的偽影。

發明內容
根據ー個實施例，提供了一種采集軟場層析成像數據的方法。該方法包括獲得激勵模式以及向對象施加激勵模式，其中該激勵模式包括多個頻率分量。該方法還包括測量在與對象耦合的多個換能器中的ー個或多個換能器處的響應，以及在多個頻率分量之中分離響應以抑制ー個或多個偽影。根據另ー個實施例，提供了一種軟場層析成像系統，其包括多個換能器，配置成接近對象的表面而定位。該軟場層析成像系統還包括ー個或多個激勵驅動器，其與該多個換能器耦合并配置為生成用于該多個換能器的激勵信號，其中該激勵信號包括多個頻率分量。該軟場層析成像系統還包括一個或多個響應探測器，其與該多個換能器耦合并配置為基于激勵信號測量該多個換能器處對象對由多個換能器施加的激勵的響應。該軟場層析成像系統還包括軟場重建模塊，其配置為基于激勵信號以及部分地基于多個頻率分量之中的響應之間的差異而測得的響應，來重建特性分布。根據又ー實施例，提供了一種用于利用處理器采集軟場層析成像數據并重建對象的特性分布的計算機可讀存儲介質。該計算機可讀存儲介質包括指令以命令處理器獲得激勵模式，將該激勵模式施加到對象，其中該激勵模式包括多個頻率分量，以及測量與對象耦合的多個換能器中的一個或多個換能器處的響應。指令還命令處理器確定對于多個頻率分量中每ー個的響應之間的差異，以及使用該測得的響應和差異來重建對象的特性分布。


當前公開的主題將通過閱讀非限制性實施例的下文描述，并參照下面的附圖而得到更好的理解，其中下面圖I是示出根據各種實施例形成的軟場層析成像系統的簡化框圖。圖2是示出特性分布重建的簡化圖。圖3是示出根據各種實施例的軟場層析成像信息流的框圖。圖4是根據一個實施例的數據采集過程的簡化框圖。圖5是根據另ー實施例的數據采集過程的簡化框圖。圖6是根據另ー實施例的數據采集過程的簡化框圖。圖7是示出根據各種實施例的一種換能器配置的簡化圖。圖8是根據各種實施例對軟場層析成像系統生成激勵的方法的流程圖。
具體實施例方式上述概要，以及某些實施例的下文詳細描述，當結合附圖閱讀時將得到更好的理解。就附圖示出了各種實施例的功能塊圖來說，功能塊不一定指示硬件電路之間的劃分。因此，例如，ー個或多個功能塊(例如，處理器、控制器、電路或存儲器)可以在單片硬件或多片硬件中實現。應該理解的是，各種實施例并不限制于附圖中所示的布置、部件/元件互連以及工具。如本文使用的，以單數形式敘述并且以單詞“一”開始的模塊或步驟應該理解為不排除所述元件或步驟的復數形式，除非明確說明了這樣的排除。此外，提及的“一個實施例” 并不意在解釋為排除也包含了所敘述的特征的其他實施例的存在。而且，除非有相反的明確說明，實施例“包括”或“具有” ー個或多個具有特殊特性的模塊，可以包括附加的不具有那種特性的這種模塊。各種實施例提供了用于抑制與模型化的和實際的幾何形狀之間差異相關的偽影的系統和方法，所述模型化的和實際的幾何形狀是諸如電阻抗譜(EIS)或電阻抗層析成像 (EIT)系統的軟場層析成像系統中的換能器布置、邊界、表面和/或對象中的至少ー個的幾何形狀。然而，各種實施例可適用于其他軟場層析成像系統，諸如擴散光層析成像(DOT)、近紅外譜(NIRS)、熱成像、彈性成像或微波層析成像及相關的形態。在各種實施例中，識別和抑制幾何形狀和換能器放置偽影。特別是，ー個或多個實施例基于以下知識執行抑制過程包括生物和生物醫學物質的許多物質在針對這些物質的復雜電導率中表現出強頻率依賴性，而在測得的數據中幾何形狀效果不具有這種頻率依賴性。至少ー個實施例的技術效果是辨別和抑制幾何形狀和換能器放置偽影。至少ー個實施例的另ー個技術效果是放寬在軟場層析成像重建中對于精確幾何形狀建模的要求。應當注意的是，本文使用的抑制偽影是指減少由偽影造成的影響，其可以是部分或全部減少，并且其可以涉及來自不同源的偽影。還應當注意的是，本文使用的“軟場層析成像”，泛指非“硬場層析成像”的層析成像方法的任何層析成像或多維擴展。圖I示出了軟場層析成像系統20的一個實施例。例如，軟場層析成像系統20可以是電阻抗譜(EIS)系統，也稱作為電阻抗層析成像(EIT)系統，其用于確定圖2所示的對象22內物質的電學特性。例如，可以確定對象22或其他區域或容積內部的電導率(O )和 /或介電常數(O的空間分布。因此，可以確定對象22(例如，患者)的內部特性。在示出的實施例中，系統20包括多個換能器24 (例如，電極)，其布置在對象22的表面或接近對象22的表面，這在醫療應用中(例如，患者監護或組織表征)可以包括將多個換能器24 附接到患者或受檢者的皮膚。例如，換能器24可以定位在對象22的表面上(例如，電極、 熱源、超聲換能器)、靠近對象22的表面(例如，射頻天線)、或者刺穿對象22的表面(例如，電極針)。因此，換能器24可以采取不同的形式，例如表面接觸電極、支起電極、電容耦合電極、導電線圈以及天線、等等。激勵驅動器26和響應探測器28都與換能器24耦合，它們都連接到軟場重建模塊 30。軟場重建模塊30可以是任何類型的處理器或計算裝置，其至少部分地基于從換能器24 接收到的響應執行軟場重建，并且其抑制與基線假設的幾何形狀和對象特性差異，如本文將更加詳細的描述。例如，軟場重建模塊30可以是硬件、軟件或它們的組合。在一個實施例中，激勵驅動器26和響應探測器28是物理上分離的裝置。在其他實施例中，激勵驅動器 26和響應探測器28物理上集成為ー個元件。還提供了控制器33，并且控制器33發送指令給激勵驅動器26，其基于該指令驅動換能器24。應該注意的是，激勵驅動器26可以被提供成與全部換能器24或換能器24的子集連接。還應該注意的是，不同類型的激勵可用于獲取用于重建過程中的特性分布數據。 例如，電、磁、光、熱或超聲激勵等等，可以結合各種實施例使用。在這些不同實施例中，換能器24可以以不同方式與對象22耦合并且不一定直接接觸，或僅在對象22的表面(例如， 電耦合、電容耦合、電流耦合，等)。在一個實施例中，對象22是人體區域，諸如頭部、胸部、或腿部，其中空氣、血液、 肌肉、脂肪和其它組織具有不同的電導率。軟場層析成像系統20評估或確定人體區域的內部特性(例如，物質特性)的條件，并從而可以幫助疾病的診斷，例如，關于出血、腫瘤、和肺功能等等。對象不限于人類，而動物也可經受本文詳細描述的技木。在其他實施例中，軟場層析成像系統20可用于在各種其他應用中生成電阻抗分布的可視表示，例如用于確定包括油和水的混合流體中的物質特性、或針對地下的土地區域用于土壤分析和路基檢驗，等
坐寸o在各種實施例中，換能器24可以由任何合適的物質形成。例如，使用的換能器24 的類型可以基于特定應用，以使相應的換能器類型(例如，電極、線圈等)用來生成軟場激勵(例如，電磁場)并接收對象對該激勵的響應，以用于特定應用。在一些實施例中，導電物質可用于建立電流。例如，可以從諸如銅、金、鉬、鋼、銀及其合金的ー種或多種金屬形成換能器24。其他用于形成換能器24的實例性物質包括導電的非金屬，諸如與微電路一起使用的硅基物質。在一個實施例中，其中對象22是人體區域，換能器24由銀-氯化銀形成。此外，換能器24可以以不同的形狀和/或大小形成，例如，桿形、平板形、或針形結構。應該注意的是，在一些實施例中，換能器24是彼此絕緣的。在其他實施例中，換能器24可以定位為與對象22直接歐姆接觸或電容耦合至對象22。在操作中，換能器24或換能器24的子集可用于傳輸信號(例如，傳遞或調制信號)，例如，連續地傳遞電流，或傳遞時變信號，以使激勵可以在暫時的或變化的頻率范圍上 (例如，IkHz到IMHz)施加至對象22以在對象22內生成電磁(EM)場。在EIS或EIT應用中，測量產生的表面電勢，即換能器24上的電壓，以利用一個或多個合適的重建方法來確定電導率或介電常數分布，重建方法可以利用頻率差異信息或頻率差異和時間差異信息來抑制偽影，如本文所描述的那樣。例如，可以基于換能器24的幾何形狀、施加的電流以及所測量的電壓來重建可視分布。因此，在各種實施例中，激勵驅動器26對每個換能器24施加激勵并且響應探測器 28測量響應換能器24上施加的激勵而在每個換能器24 (其可以由多路復用器多路復用) 處的對象22的響應，。應該注意的是，可以提供任何類型的激勵，例如，電流、電壓、磁場、射頻波、熱場、光信號、機械變形以及超聲波信號，等等。例如，在EIS或EIT應用中，并如圖2所示，軟場重建被執行以識別對象22內的感興趣區32。如圖示，響應探測器28(如圖I所示)測量換能器24上響應由激勵驅動器 26(如圖I所示)施加到換能器24的電流(或電壓)的響應電壓(或響應電流)。應該注意的是，響應探測器28還可以包括一個或多個模擬信號調節元件(未示出)，其放大和/或濾波所測量的響應電壓或電流。在其他實施例中，軟場層析成像系統20 的處理器包括用于放大和/或濾波從響應探測器28接收到的響應電壓或響應電流的信號調節元件。因此，軟場重建模塊30，計算對象22對所施加激勵的響應。例如，圖3示出了 EIS 信息流40。特別是，基于來自計算裝置52的激勵利用正向模型50來預測提供給軟場重建模塊30的預測電壓(預測數據)。在一個實施例中，由重建模塊30求解與測得的響應(例如，測得的信號)、施加的激勵以及正被軟場層析成像系統20測試或詢問的對象22內部的電導率分布相關的逆問題。可由正向模型50提供的預測響應包括基線假設，其可以影響逆問題的解。由軟場層析成像儀54給對象22施加激勵(如圖I和2所示)，所述軟場層析成像儀54可以包括換能器24和其他激勵和測量部件，并且此后測得的電壓(測得的數據)傳遞至重建模塊30。然后，軟場重建模塊30利用各種的實施例執行重建以生成諸如阻抗分布的特性分布56的評估，以識別對象22內的感興趣區32 (均示于圖4)。應該注意的是，不同的部件可以是物理上分離的部件或元件或者可以組合。例如，軟場重建模塊30可以構成軟場層析成像系統20 (如圖I所示)的一部分。使用各種實施例，提供了使用來自頻率變化或頻率和時間變化的激勵的響應來分離(i)幾何形狀和(ii)物質特性的貢獻的軟場重建。使用如本文詳細描述的時間或頻率響應中的差異，來自物質或阻抗的對整個響應的貢獻和來自幾何形狀的貢獻可以被表征或確定。例如，使用對頻率變化的激勵的響應中的差異，由于幾何形狀對整個響應的貢獻在很大程度上獨立于頻率，任何幾何形狀誤差都被抑制。因此，幾何形狀和電極誤差可以被抑制， 諸如消除電極幾何形狀缺陷和對正向模型的失配的貢獻。因此，系統誤差可以被抵制以將重點放在來自對象內物質特性的響應上。類似地，對于具有固定頻率的時變激勵，由于幾何形狀和/或物質特性在一段時間(例如，5秒)內可以保持相同，來自非時變現象和/或特性的對整個響應的貢獻可以被抑制。特別是，如圖4所示，在一個實施例中，軟場層析成像儀54在換能器24生成激勵， 其可以是隨時間具有固定頻率的激勵電流。例如，交流電流激勵可施加給多個換能器24以生成對象22內的場(圖I中示出)。在每個換能器24處施加的激勵具有相同頻率，但可以具有不同振幅和/或相位。此外，在該實施例中，具有相同的頻率(例如，IkHz)的多個激勵E (も)在一段時間內被施加到每個換能器24，例如在、時刻施加第一激勵EJf1, tj，隨后在t2時刻施加第二激勵E2 (f\，t2)，所述t2時刻可以是第一激勵后預定的時間段(例如， 5秒)。因此，提供了具有相同的頻率但在不同時間施加的激勵EJfpt1)和もびパ2)。在操作中，在施加每個激勵之后測量在每個換能器24處的響應。在該實例中，在施加第一和第二激勵后測量第一和第二響應以生成響應數據集60。因此，第一和第二激勵時間上有變化，但頻率上固定。響應數據集60可通過分離響應生成，例如通過確定第一和第二的響應之間的差異。因此，在時間h和t2的響應R之間的差異被確定以生成響應數據集60(例如， Ra^-Ra^)。因此，如果物質特性在一段時間(例如，5秒)內保持不變，來自物質的對整個響應的貢獻可以被抑制。應該注意的是，在各種實施例中，信號的分離不僅限于減法過程。例如，可以使用任何合適的信號分離技術，諸如信號分割、對響應定標、信號分離方法，
等等O如圖5所示，根據另ー個實施例，軟場層析成像儀54在換能器24生成激勵，其可以是具有變化頻率的多個激勵電流。例如，交流電流激勵可施加給多個換能器24以生成對象22內的場(圖I中示出)。該實施例中，施加給多個換能器24的激勵具有不同的頻率分量。例如，在時間h多個頻率分量激勵在同一時刻，例如，同時地或并發地被施加到這些換能器24，其中在一些實施例中，該頻率分量激勵是從在兩個不同的頻率も和f2 (例如，IkHz 和100Hz)的信號分量形成的激勵信號。因此，具有多個頻率分量的ー個或多個激勵E(例如，E = E1 +E2 (f2, t2))被施加到換能器24。在操作中，在施加激勵之后測量在每個換能器24處的響應。在該實例中，與每個頻率分量對應的響應可以采用任何合適的信號分離方法被分離出以生成響應數據集62。因此，該激勵在一個時間點施加，但具有多個頻率。在一個實施例中響應數據集62可以通過確定針對每個頻率分量的響應之間的差異來生成。 因此，在時間h的響應的差異被確定以生成響應數據集62 (例如，R(f1)-R(f2))0因此，使用對頻率變化的激勵的響應中的差異，由于幾何形狀對整個響應的貢獻在很大程度上獨立于頻率，因此任何幾何形狀誤差都被抑制。因此，幾何形狀和電極誤差可以被抑制，例如消除電極幾何形狀缺陷和失配的貢獻。如圖6所示，根據另ー個實施例，軟場層析成像儀54在換能器24生成激勵，其可以是具有變化的頻率且隨時間施加的多個激勵電流。例如，交流電流激勵可施加給多個換能器24以生成對象22內的場(圖I中示出)。在每個換能器24處施加的激勵具有多個頻率(類似于圖5的實施例)且在一段時間內被施加。應該注意的是，施加給每個換能器 24的激勵也可以具有不同的振幅和/或相位。在該實施例中，具有不同頻率分量(例如， IkHz)和f2(例如，100Hz)的多個激勵，其組合為單個激勵，在一段時間內被施加給每個換能器24，例如，在、時刻施加第一激勵，隨后在t2時刻的第二激勵，所述t2時刻可以是第一激勵后預定的時間段(例如，5秒)。因此，在該非限制性實例中，激勵E = E(f\，ti)+E(f2， "+Ea2J1HE(^t2)被施加到換能器24上。應該注意的是，盡管圖6中僅以ー個換能器 24示出了激勵，但類似的激勵可以施加給ー個或多個其他的換能器24。在操作中，在施加每個激勵后測量每個換能器24處的響應。在該實例中，在施加第一和第二激勵后測量第一和第二響應以生成響應數據集64。然而，應該注意的是，生成的激勵的施加和響應的測量可以以任何順序執行(例如，同時地、并發地、順序地，等)。因此第一和第二激勵在時間和頻率上是變化的。響應數據集64可以通過確定第一和第二響應之間的差異來生成，其可以包括首先確定時間上響應的差異，隨后確定分離的頻率響應的差異，或反之亦然。因此，響應被分離，例如，確定在時間h和時間t2上響應的差異以及還有在頻率分量も和f2的每ー 個上的差異以生成響應數據集64(例如，R1 = R(f1,t1)-R(f2,t1)以及R2 = R(^t2)-Ra2, t2))。因此，來自物質特性和/或換能器幾何形狀的對整個響應的貢獻可以被抑制。因此，在各種實施例中，兩個或多個激勵被施加，其具有ー個或多個變化的參數。 之后使用對兩個或多個激勵的響應以確定或表征物質特性或阻抗分布與幾何形狀對整個響應的貢獻的關系。應該注意的是，可以使用用于生成針對對象22內部結構(如圖I所示)的響應的任何合適的軟場層析成像方法，例如用處理器限定對象22的幾何形狀，以及將該幾何形狀離散為具有多個節點和元件的結構。因此，如圖7所示的一個實施例中，激勵驅動器26通過提供作為施加電流40而示出的激勵到每個換能器24 (例如，電極)上，而將激勵施加到幾何形狀上，其中在每個換能器24上的施加電流40可以是單頻或多頻激勵信號。應該注意的是，可以提供電流和/或電壓源，并且可以比示出的數量多或少。例如，每個換能器24、 一組換能器24或所有換能器24可以共用電流源或電壓源。響應探測器28被示出為具有多個電壓測量裝置，例如電壓表42，用于測量電極24的電壓。然而，可以提供更多或更少的電壓表42或其他測量裝置。應該注意的是，激勵和測得的響應(由被周線環繞的數值和對象22內的箭頭所示出)被簡化以用于圖示，而激勵和對應的電導率分布可能會更加復雜。 此外，再次提供示意值是為簡單和容易理解的目的。在各種實施例中，提供了如圖8所示的方法70來產生激勵以確定對象的物質或阻抗和/或幾何形狀對整個響應的貢獻。該方法包括獲得在72處的激勵模式，其可以包括訪問預先計算的激勵模式(并且還有對應的預先計算響應)。之后，該激勵模式在74處被施加到一個或多個換能器，其可以包括在一段時間內施加具有相同頻率或多個頻率的多個激勵。之后在76處測量一個或多個換能器處的響應。此后，如本文所詳細描述的，在78處分離來自系統的幾何形狀和對象的物質或阻抗特性的信號貢獻。該分離可以包括任何合適的信號分離技術，例如，減去時差接收的響應或不同頻率分量響應、或其組合。該貢獻之后在80處被表征或確定，例如，計算實際數值或與例如在正向模型50(圖3中所示)使用的基線假設的差異。應該注意的是，包括方法70的各種實施例可以在來自軟場層析成像系統的不同部分的數據輸出上執行。例如，本文描述的包括信號分離的ー個或多個偽影抑制方法，可以在如下信號中的一個上執行，它們是(i)來自軟場重建模塊30的ー個或多個輸出、(ii)來自軟場層析成像儀54的ー個或多個輸出，或(iii)來自正向模型50的ー個或多個輸出。同樣，偽影抑制指的是任何偽影的抑制，例如，對不感興趣的對整個響應的貢獻的抑制。因此，使用在測得的響應中時間和/或頻率差異以從物質特性對測得的響應的貢獻中分離換能器、幾何形狀、邊界和/或表面對測得的響應的貢獻可以在預測響應上執行， 或者使用來自軟場重建模塊30的輸出替代或附加到測得的響應來執行。例如，針對在一個或多個時間的ー個或多個頻率可以使用正向模型50來生成預測響應。該數據可以與任何類型的測量數據(例如，在單個時間t上的多個頻率f、在單個頻率f上的多個時間t、在多個頻率f上的多個時間t，等)一起使用。作為另ー實例，可以首先使用針對頻率I的預測響應以及來自頻率I的測得的響應，并且第二步使用針對頻率 2的預測響應以及來自頻率2的測得的響應來執行兩個完整的重建。然后例如差分操作的信號分離可以在來自兩個重建的輸出上執行。盡管本文描述了從整體響應中分離(i)對象物質特性或阻抗的貢獻和(ii)幾何形狀的貢獻，各種變化和修改都被預料到。例如，(i)多個物質特性(例如，阻杭)的貢獻或(ii)多個幾何形狀的貢獻也可以從整體響應中分離。因此，如本文所更詳細描述的，確定了幾何形狀對施加激勵的響應，其伴隨著偽影抑制等等，其中幾何形狀限定為對象邊界的形狀、換能器的位置和對象內假定的電導率分布。例如，各種實施例提供了一種識別和抑制與模型化的和實際的幾何形狀和傳感器布置之間的差異相關的偽影的方法。在各種實施例中，預定激勵被施加到換能器并測量響應，其中激勵可以包括單個 (純的)或多個頻率或音調，并可以同時地或順序地施加，以使得在相同或不同時間點施加各種頻率分量或音調。測得的響應可以使用算法以原始形式(例如，在不同頻率上采集的時間同步信號的減法)組合，或重建然后組合。各種實施例和/或部件，例如，模塊、元件或部件以及其中的控制器，同樣可以作為ー個或多個計算機或處理器的一部分來實現。計算機或處理器可以包括計算裝置、輸入裝置、顯示單元和例如用于訪問互聯網的接ロ。計算機或處理器可以包括微處理器。微處理器可以連接到通信總線。計算機或處理器還可以包括存儲器。存儲器可以包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。計算機或處理器還可以包括存儲裝置，其可以是硬盤驅動器或可移動存儲驅動器，諸如光盤驅動器、固態硬盤驅動器(例如，閃存RAM)，等等。存儲裝置還可以是用于加載計算機程序或其他指令到計算機或處理器中的其他類似手段。如本文所使用的，術語“計算機”或“模塊”可以包括任何基于處理器或基于微處理器的系統，其包括使用如下裝置的系統微控制器、精簡指令集計算機(RISC)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、圖形處理單元(GPU)、邏輯電路，以及能夠執行本文所述功能的任何其他電路或處理器。以上的實例僅是示例性的，因此并不是要以任何方式限制術語“計算機”的定義和/或含義。計算機或處理器執行存儲在ー個或多個存儲元件中的ー組指令，以處理輸入數據。存儲元件也可以根據期望或需要來存儲數據或其他信息。存儲元件可以是采用處理機內的信息源或物理存儲器元件的形式。指令集可包括各種命令，其指示作為處理機的處理器或計算機來執行諸如發明的各種實施例的方法和過程的具體操作。指令集可以采用軟件程序的形式，其可以形成實體非暫時性計算機可讀介質或媒介的一部分。軟件可以采用諸如系統軟件或應用軟件的各種形式。此外，軟件可以采用単獨程序或模塊的集合、在一個較大程序中的程序模塊或程序模塊的一部分的形式。軟件還可以包括采用面向對象編程形式的模塊化編程。由處理機對輸入數據的處理可以響應操作者命令、或響應先前處理的結果、或響應另ー處理機做出的請求。如本文所使用的，術語“軟件”、“固件”和“算法”是可互換的，并包括存儲在存儲器中由計算機執行的任意的計算機程序，存儲器包括RAM存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、 EEPROM存儲器、以及非易失性RAM(NVRAM)存儲器。上述存儲器類型只是示例性的，并因此不作為對可用于計算機程序存儲的存儲器類型的限制。應該理解的是，上面的描述的目的在于說明，并不是限制。例如，上述實施例(和 /或其中的方面)可以互相結合使用。此外，可以做出許多修改以使特定的情況或物質適于本發明的各種實施例的教導而不偏離其它們的范圍。雖然本文描述的物質的尺寸和類型目的是限定本發明的各種實施例的參數，但這些實施例決不是限制性的而是示例性的實施例。在本領域技術人員回顧上面的描述后，許多其他實施例將變得顯而易見。因此，本發明的各種實施例的范圍應當參照所附權利要求，連同賦予這樣的權利要求等同物的整個范圍來確定。在所附權利要求中，術語“包含”和“在...中”被分別用作術語“包括”和“其中” 的等效通俗語言。此外，在下面權利要求中，術語“第一”、“第二”、以及“第三”等僅用于標識，并不是要在它們的對象上強加數值要求。此外，下面權利要求的限制沒有以部件加功能的格式來書寫，以及不是要基于35U.S.C. § 112條第6段來解釋，除非且直至這樣的權利要求限定明確使用跟隨有功能描述而無其他結構的短語“用于.......的部件”。該書面說明書使用實例來掲示本發明的各種實施例，包括最佳模式，并且還能使任何本領域技術人員能夠實施本發明的各種實施例，包括做出和使用任何裝置或系統以及執行任何合并的方法。本發明的各種實施例的專利范圍由權利要求限定，并且可以包括本領域技術人員能夠想到的其他實例。如果這些其他實例不具有不同于權利要求的文字語言的結構性元件、或者如果它們包括非實質區別于權利要求文字語言的等效結構性元件，它們將被認定為處于權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種采集軟場層析成像數據的方法，該方法包括獲得激勵模式；施加所述激勵模式至對象，其中所述激勵模式包括多個頻率分量；測量在與所述對象耦合的多個換能器中的ー個或多個處的響應；以及在所述多個頻率分量之中分離所述響應以抑制ー個或多個偽影。
2.根據權利要求I所述的方法，其中針對所述激勵模式測得ー個或多個所述響應，所述激勵模式是在一個時間點施加的。
3.根據權利要求I所述的方法，其中施加所述激勵模式包括施加激勵信號，其中所述多個頻率分量是同時施加的。
4.根據權利要求I所述的方法，還包括將所述多個頻率分量組合為單個激勵信號。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述單個激勵信號為交流電流。
6.根據權利要求I所述的方法，其中測量所述對象對所述激勵模式的響應，所述激勵模式是在多個時間點施加的。
7.根據權利要求6所述的方法，還包括分離基于時間和頻率的所述響應中的差異。
8.根據權利要求I所述的方法，其中所述激勵模式包括兩個或多個激勵。
9.根據權利要求I所述的方法，其中確定差異包括從彼此中減去對于多個頻率分量中的每ー個的響應。
10.根據權利要求I所述的方法，還包括使用測得的響應來確定所述對象的特性分布。
11.根據權利要求I所述的方法，還包括從整個響應中分離(i)對象物質特性貢獻和(ii)幾何形狀貢獻。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述特性分布是在電阻抗譜(EIS)、電阻抗層析成像(EIT)、擴散光層析成像(DOT)、近紅外譜(NIRS)、熱成像、弾性成像或微波層析成像中的ー個中確定的分布。
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述特性分布包括電導率、介電常數、磁導率、 光吸收率、光散射、光反射率、弾性、或熱導率中的ー個或多個的分布。
14.根據權利要求I所述的方法，其中所述分離在如下信號中的一個上執行，這些信號是(i)來自重建模塊的ー個或多個輸出、(ii)來自軟場層析成像儀的ー個或多個輸出，或(iii)來自正向模型的ー個或多個輸出。
15.—種軟場層析成像系統,其包括多個換能器，其配置成接近對象的表面而定位；ー個或多個激勵驅動器，其與所述多個換能器耦合并配置為生成用于所述多個換能器的激勵信號，其中所述激勵信號包括多個頻率分量；一個或多個響應探測器，其與所述多個換能器耦合并配置為測量在所述多個換能器處對象對由所述多個換能器基于所述激勵信號施加的激勵的響應；以及軟場重建模塊，其配置為基于所述激勵信號以及至少部分地基于所述多個頻率分量之中的響應之間的差異的測得的響應，來重建特性分布。
16.根據權利要求15所述的軟場層析成像系統，其中所述ー個或多個激勵驅動器配置為生成激勵信號，以便以并發地、同步地或順序地中的ー種方式將所述多個頻率分量施加到所述多個換能器。
17.根據權利要求15所述的軟場層析成像系統，其中所述軟場重建模塊配置為基于對在不同時間施加的激勵的響應之中的差異來重建特性分布。
18.根據權利要求15所述的軟場層析成像系統，其中所述特性分布是在電阻抗譜 (EIS)、電阻抗層析成像(EIT)、擴散光層析成像(DOT)、近紅外譜(NIRS)、熱成像、弾性成像或微波層析成像中的ー個或多個中確定的分布。
19.根據權利要求15所述的軟場層析成像系統，其中所述特性分布包括電導率、介電常數、磁導率、光吸收率、光散射、光反射率、弾性、或熱導率中的ー個或多個的分布。
20.一種計算機可讀存儲介質，用于采用處理器采集軟場層析成像數據并重建對象的特性分布，所述計算機可讀存儲介質包括指令以命令處理器用于獲得激勵模式；將所述激勵模式施加到對象,其中所述激勵模式包括多個頻率分量；測量與所述對象耦合的多個換能器中的一個或多個處的響應；確定針對所述多個頻率分量中每ー個的響應之間的差異；以及使用測得的響應和所述差異來重建所述對象的特性分布。
21.根據權利要求20所述的計算機可讀存儲介質，其中所述指令命令所述處理器用于使用針對不同時間所施加的激勵模式的測得的響應。
全文摘要
提供了一種用于軟場層析成像中偽影抑制的系統和方法。一種方法包括獲得激勵模式并施加該激勵模式至對象，其中該激勵模式包括多個頻率分量。該方法還包括測量在與對象耦合的多個換能器中的一個或多個換能器處的響應，以及在多個頻率分量之中分離響應以抑制一個或多個偽影。
文檔編號A61B5/053GK102599905SQ201110463258
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月23日 優先權日2010年12月24日
發明者A·S·羅斯 申請人:通用電氣公司