Investigation of PVC plastisol tissue-mimicking phantoms for MR-and ultrasound-elastography
目的：逼真的仿组织体模对于医学成像技术和协议的开发、研究和校准是必不可少的。因为它需要同时考虑机械和成像特性，所以开发鲁棒的、校准的体模是弹性成像的主要挑战。在液体增塑剂（增塑溶胶或PVCP）中的软聚氯乙烯凝胶已经被提议作为用于弹性成像的软组织模拟体（TMP）。PVCP幻影成本相对较低，并且可以容易地长时间储存，而没有任何特定要求。在这项工作中，提出了一种用于MR和超声弹性成像的PVCP凝胶体模的制备，并研究了其声学，NMR和机械性能。材料和方法：超声散斑颗粒和PVCP溶液之间的不同质量比，以及树脂和增塑剂之间的PVCP的声学和磁共振成像性能进行测量。塑溶胶样品的线性机械性能，然后随着时间的推移，不仅使用压痕测试，但也MR和超声弹性成像临床协议进行了研究。这些属性进行比较，生物软组织的典型值和文献中发现的值为PVCP gels.Results和conclusions：经过一段时间的两周后，与压痕测试测量的增塑溶胶样品的机械性能是稳定的，至少在接下来的4周（凝胶融合后43天的随访期结束）。无论是机械，也不是增塑溶胶凝胶的核磁共振性能被发现受到影响，通过添加纤维素作为声学斑点。通过临床、市售MR弹性成像和声弹性成像方案成功表征了拟定凝胶的机械性能。具有0.6%至0.8%的超声散斑颗粒的质量比和50%至70%的树脂与增塑剂之间的质量比的PVCP似乎是良好的TMP候选物，其可以与基于MR和…
2020-12-08 physics.med-ph
Anthropomorphic tissue-mimicking phantoms for oximetry validation in multispectral optical imaging
本研究提出拟人组织模拟体模，用于多光谱光学成像中血氧饱和度验证，通过3D打印和染料优化实现定量测试，结果显示高相关性，为sO$_2$成像标准化提供工具。
2025-03-29 physics.med-ph
Silicone phantoms fabricated with multi-material extrusion 3D printing technology mimicking imaging properties of soft tissues in CT
最近，3D打印已被广泛用于制造医学成像模型。到目前为止，已经研究了各种刚性3D打印材料的放射学特性和成像体模制造的效率。然而，柔性软组织材料也需要用于成像体模，其用于各种场景，例如解剖变形以改善动态治疗和各种基于针的手术和训练。最近，各种硅树脂增材制造技术已被用于生产基于挤出技术的解剖模型，该技术允许制造软组织材料。到目前为止，文献中还没有系统的研究，研究使用3D打印技术直接挤出制造的成像体模用硅橡胶材料/液体的放射学性能。本研究的目的是研究由硅胶制成的3D打印体模在CT成像中的放射学特性。通过改变填充物密度以调整其放射学特性，评价了由三种不同硅胶印刷材料组成的几种测试体模的放射密度（Hounsfield单位（HU））。将HU值与Gammex组织定征体模进行比较。一个按比例缩小的解剖模型，从腹部CT也制作和所得的HU值进行了评价。对于三种不同的硅胶材料，在120 kVp的扫描设置下，在CT上获得的光谱范围为-639至+780 HU。在腹部CT中的HU目标值与所有组织中3D打印解剖体模的HU值之间观察到良好的一致性。此外，使用不同的填充密度，打印材料能够达到与Gammex体模中不同组织等效插入物相似的放射密度范围（238 HU至-673 HU）。
2022-12-06 physics.med-ph
Influence of bone microstructure on ultrasound loss through skull-mimicking digital phantoms
University of Utah（犹他大学）
研究探讨了骨微结构对超声衰减的影响，发现孔隙率和孔径影响插入损失，650kHz下衰减-HU关系不确定，影响CT衍生声学模型。
2025-08-06 physics.med-ph
Multi-frequency MRE for elasticity quantitation and optimal tissue discrimination: a two-platform liver fibrosis mimicking phantom study
在代数反演的框架内，根据提取的剪切速度（或弹性模量）评价磁共振弹性成像（MRE）的重复性、再现性和稳健性。在配备1.5 T和3 T临床MR扫描仪的两个研究中心实施了相同的激励系统。一组四个弹性的，各向同性的，均匀的校准幻影不同的弹性代表肝纤维化的严重程度的频谱进行机械表征。测量的重复性和两个平台之间的再现性被认为是优秀的平均变异系数为1.62%的剪切速度平均值和1.95%的相关标准偏差。MRE速度对位移场的振幅和模式变化具有鲁棒性，即使位移场振幅小6倍，在相同激励频率下两种磁体的结果之间也几乎没有差异。然而，MRE结果对记录的位移场的每个波长的体素数量非常敏感，相对偏差达到62%，精度损失高达23.5倍。对于两种磁场强度，MRE准确度和精确度在既定有效性条件（$6 \lesssim s \lesssim 9$）之外大幅下降，导致弹性增加的体模之间估计的剪切速度值没有显着差异。当满足空间采样条件时，无论是在采集中前瞻性地还是在重建前回顾性地，MRE产生的定量测量值都可以明确区分模拟肝纤维化严重程度增加的幻影之间的无穷小p值。
2021-09-06 physics.med-ph
Eigenspectra optoacoustic tomography achieves quantitative blood oxygenation imaging deep in tissues
Institute for Biological and Medical Imaging (IBMI), Helmholtz Zentrum München（亥姆霍兹慕尼黑中心生物与医学成像研究所）；Department of Radiation Oncology, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München（慕尼黑工业大学伊萨尔河畔医院放射肿瘤科）；Chair for Biological Imaging, Technische Universität München（慕尼黑工业大学生物成像教席）；CCG – Innate immunity in Tumor Biology, Helmholtz Zentrum München（亥姆霍兹慕尼黑中心肿瘤生物学先天免疫合作研究组）
在组织中传播的光由于组织光学特性引起的波长依赖性注量衰减而获得随位置变化的光谱，这是导致光谱损坏的效应。组织中的光通量的光谱变化的预测是具有挑战性的，因为组织中的光学特性的空间分布不能通过当前方法以高分辨率或高精度来解析。光谱污染从根本上限制了光学和光声方法的量化准确性，并阻碍了长期追求的组织深处血氧饱和度（sO2）成像目标;这是评估生理过程和疾病中氧合的关键但仍然无法实现的目标。我们发现了一个新的原则，在组织中的光通量，它描述了作为一个仿射函数的几个参考基本光谱的光通量的波长依赖性，独立于组织的光学特性的具体分布。这一发现使得能够引入先前未记录的概念，称为本征谱多光谱光声断层扫描（eMSOT），可以有效地考虑波长相关的光衰减，而无需明确的知识的组织光学特性。我们在2000多个模拟和体模和动物测量中验证了eMSOT。我们发现，eMSOT可以定量成像组织SO2达到在许多场合比传统的光谱光声方法的精度提高了10倍以上。然后，我们表明，eMSOT可以在空间上解决肌肉和肿瘤中的sO2，揭示了迄今为止无法实现的组织生理模式。最后，我们将eMSOT读数与癌症缺氧相关，并发现eMSOT肿瘤sO2图像与相关组织学分析获得的组织灌注和缺氧图之间存在一致性。
2015-11-18 cs.CV physics.med-ph physics.optics
Design and Characterisation of Tissue-Mimicking Gel Phantoms for Diffusion Kurtosis Imaging
目的：这项工作的目的是创建适合于扩散峰度成像（DKI）的仿组织凝胶体模，用于质量保证、方案优化和序列开发。研究方法：产生了浓度范围分别为1.0%至3.5%、0.5%至3.0%和10%至20%的琼脂、琼脂糖和聚乙烯醇模型，以及每100 ml最多3 g的玻璃微球。扩散系数，过剩峰度值和弛豫率进行了实验测定。结果如下：普通凝胶的峰度值范围为0.05，$(0.029, 0.071)$至$0.216(0.185, 0.246)$的95%置信区间（CI），远低于文献中报告的各种组织的峰度值。玻璃微球的加入增加了凝胶的峰度，对于具有最高微球浓度的凝胶观察到高达$0.523(0.465, 0.581)$的值。在室温下储存超过6个月后，对一些凝胶的重复扫描表明扩散参数的变化小于10%。玻璃微球的加入降低了表观扩散系数（ADC）并增加了纵向和横向弛豫速率，但这些值仍与普通凝胶和组织的值相当，观察到的ADC范围为$818(585, 1053) \times 10^{-6}$ mm $^2$ /s至$2257(2118, 2296) \times 10^{-6}$ mm $^2$ /s，R1值范围为$0.34(0.32, 0.35)$ 1/s至$0.51(0.50, 0.52)$ 1/s，R2值范围为$9.69(9.34, 10.04)$ 1/s至$33.07(27.10, 39.04)$ 1/s。结论：…
2018-03-08 physics.med-ph
3D printed human skull phantoms for transcranial photoacoustic imaging
针对光声波在颅骨中严重畸变衰减的问题，该研究设计并3D打印仿组织人头骨体模，通过对比体模与离体颅骨的实验结果，为经颅光声成像的颅骨影响研究提供了工具与数据支持。
2025-02-15 physics.med-ph
Quantification of dual-state 5-ALA-induced PpIX fluorescence: Methodology and validation in tissue-mimicking phantoms
King’s College London（伦敦国王学院）；King’s College London Hospital NHS Foundation Trust（伦敦国王学院医院NHS基金会信托）
本研究提出了一种用于量化胶质瘤中PpIX荧光的新方法，通过组织仿生假体验证，实现了高精度的PpIX荧光成像。
2026-01-28 eess.IV eess.SP physics.med-ph
The choice of viscous or viscoelastic models affects attenuation and velocity determination in simplified skull-mimicking digital phantoms
University of Utah（犹他大学）
研究探讨了粘性与粘弹性模型对颅骨模拟假体中衰减和相速度的影响，揭示不同模型在预测声学特性时的差异。
2025-12-09 physics.med-ph
Moving beyond simulation: data-driven quantitative photoacoustic imaging using tissue-mimicking phantoms
Cancer Research UK Cambridge Institute（英国癌症研究院剑桥研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Oxford（牛津大学）
针对光声成像吸收系数恢复中模拟与实验的域差距问题，提出用实验表征的成像体模数据集训练U-Net实现逐像素估计，验证了实验数据训练的准确性与鲁棒性，展现深度学习推进定量光声成像的潜力。
2023-06-11 cs.AI cs.LG eess.IV
Estimation of the surface mechanical properties of soft tissues mimicking phantoms using impact analyses: a comparative study
CNRS, Univ Paris Est Créteil, Univ Gustave Eiffel, UMR 8208, MSME（法国国家科学研究中心，巴黎东克雷泰伊大学，古斯塔夫埃菲尔大学）；Université de technologie de Compiègne, CNRS, BMBI (Biomechanics and Bioengineering)（贡比涅技术大学，法国国家科学研究中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Diploma Hochschule（迪普拉玛高等学校）；Ulm University（乌尔姆大学）；Hôpital Henri Mondor AP-HP, CHU Paris 12, Université Paris-Est（亨利·蒙德医院，巴黎十二区大学医院，巴黎东大学）；INSERM U955, IMRB Université Paris-Est（法国国立健康与医学研究院，巴黎东大学）
本研究比较了基于冲击分析的IBAM方法与其他机械表征技术，发现IBAM在评估软组织仿生材料的机械性能方面表现优异，尤其在刚性和厚度变化检测上具有显著优势。
2026-02-09 physics.med-ph
Sulfate phantoms to mimic NIR photoacoustic response of whole blood at selected oxygen saturations
Sorbonne Université, CNRS, Inserm, Laboratoire d’Imagerie Biomédicale, LIB（索邦大学、法国国家科学研究中心、法国国家健康与医学研究院、生物医学成像实验室）
本文提出制备模拟特定氧饱和度下全血近红外光声响应的无机溶液，用于测试光声成像系统的灵敏度和光谱能力。
2025-12-01 physics.med-ph physics.optics
ConFiG: Contextual Fibre Growth to generate realistic axonal packing for diffusion MRI simulation
本文介绍了上下文纤维生长（ConFiG），一种通过模仿天然纤维发生来生成白质数值幻影的方法。ConFiG一个接一个地生长纤维，遵循由真正的轴突引导机制驱动的简单规则。这些简单的规则使ConFiG能够通过生长纤维生成具有可调微观结构特征的幻影，同时试图满足用户指定的密度和取向分布等形态目标。我们比较了ConFiG的最先进的方法的基础上包装纤维在一起，通过生成幻影在一系列的纤维配置，包括交叉纤维束和取向分散。结果表明，ConFiG产生的幻影与高达20%的高密度比国家的最先进的，特别是在复杂的配置与交叉纤维。我们还表明，ConFiG幻影的微观结构形态是真实的组织，生产的直径和取向分布接近电子显微镜估计从真实的组织，以及捕获复杂的纤维截面。从ConFiG体模模拟的信号与真实的扩散MRI数据匹配良好，表明ConFiG体模可以用于生成逼真的扩散MRI数据。这证明了ConFiG生成逼真的合成扩散MRI数据用于开发和验证微观结构建模方法的可行性。
2020-03-23 physics.med-ph q-bio.QM
Design and CT imaging of Casper, an anthropomorphic breathing thorax phantom
这项工作的目标是建立一个拟人化的胸部体模能够呼吸运动的材料模仿人体组织的X射线成像应用。名为Casper的胸部体模由树脂（主体）、泡沫（肺）、发光聚乳酸（骨）和天然聚乳酸（放置在肺中的肿瘤）组成。通过在台式系统上进行光子计数计算机断层成像（CT）成像，评价了所有材料在生产前的X射线衰减特性。呼吸运动通过止转轭机构实现，隔膜运动频率为10 - 20 rpm，位移为1 - 2 cm。Casper是通过3D打印模具和肋骨制造的，并在复杂的过程中组装。然后使用临床CT扫描仪扫描最终体模，以评价材料CT数和肿瘤运动程度。Casper CT值接近于软组织（46 HU）、肋骨（125 HU）、肺（~ 840 HU）和肿瘤（~ 45 HU）的人体CT值。对于2cm的隔膜位移，最大肿瘤位移为0.7cm。在静态CT图像中准确评估了5个肿瘤体积，平均绝对误差为4.3%。在动态CT图像中，由于运动模糊，与真实体积的平均绝对差异为10.3%，因此较小肿瘤的肿瘤大小被低估或较大肿瘤的肿瘤大小被高估。
2022-09-28 physics.med-ph
On the Echogenicity of Natural Starch-Based Blood Mimicking Fluids for Contrast Enhanced Ultrasound Imaging: Preliminary In-vitro Experiments
本文通过体外实验比较了玉米、马铃薯、木薯和小麦四种天然淀粉基血液仿体在不同浓度下的回声特性，发现马铃薯淀粉基BMF回声最高，并指出高浓度淀粉BMF可用于体外造影增强超声成像。
2024-03-10 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.med-ph
Early Detection of Cancerous Tissues in Human Breast utilizing Near field Microwave Holography
这项工作证明了近场间接微波全息术的应用，在人体乳腺癌组织的检测在一个有效的方式。全息图是由两个定向天线沿彼此的bohemic对齐，同时执行光栅扫描的二维平面上利用XY线性电动平移台和一个统一的参考波。微波频率下的间接全息术提供了物体的全部信息，即振幅和相位。所提取的相位值用于确定介电常数值，所述介电常数值被进一步用于识别和验证乳房体模中的恶性组织的位置。对内部设计和开发的组织模拟3D打印乳房体模进行了实验评价。实验结果表明，使用定向天线的微波全息术在定位和识别肿瘤的能力，最小尺寸为4mm，最大深度为25mm的制造的幻影。初步结果提出了近场间接全息成像（NFIHI）的潜力，以开发一种有效和经济的工具，用于乳腺癌的检测。
2019-04-22 eess.IV physics.med-ph
Time-Resolved Multi-Spectral X-ray Computed Tomography of Cryoprotectant Diffusion Into Biomimetic Material
Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校机械工程系）
本文提出多谱X射线计算机断层扫描技术，用于非侵入性测量冷冻保护剂在仿生材料中的扩散分布，提高冷冻保存协议的准确性和诊断能力。
2026-01-29 physics.med-ph
TRINITY: a three-dimensional time-dependent radiative transfer code for in-vivo near-infrared imaging
我们开发了一个新的三维时间相关的辐射转移程序TRINITY（Time-dependent辐射转移In Near-Infrared TomographY），用于在体扩散光学层析成像（DOT）。模拟代码是基于长辐射线连接计算域的边界的设计，这使我们能够计算光的传播，几乎没有数值扩散。我们并行化的代码与消息传递接口（MPI）使用区域分解技术，并确认高并行化效率，使模拟与空间分辨率为$\sim 1$毫米可以在实际时间内进行。作为第一个应用程序，我们研究了光传播的脉冲准直内$θ\sim 15^\circ$在一个幻影，这是一个均匀的介质制成的聚氨酯模仿生物组织。我们表明，由于光子的多次散射过程，脉冲在$\sim$的所有向前方向上传播了几毫米。我们的模拟成功地再现了时间分辨信号测量与八个探测器的幻影。我们还介绍了反射和折射的影响，在边界处的介质具有不同的折射率，并证明了更快的传播的光子在空气孔，这是一个模拟的呼吸道。
2022-01-07 physics.bio-ph physics.med-ph
Three-Dimensional Ultrasound Matrix Imaging
本文将超声矩阵成像从一维线性阵列扩展到二维探头的三维几何，以更精确估计传输矩阵，并通过离体组织仿体实验和经颅场景验证其潜力。
2023-10-17 eess.IV physics.app-ph physics.med-ph
Physics-Based Learning of the Wave Speed Landscape in Complex Media
Institut Langevin, ESPCI, PSL University, CNRS（朗之万研究所，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；SuperSonic Imagine Company（超级声波成像公司）；Institut Bergonié（贝尔吉尼埃研究所）
本文提出基于物理的矩阵成像方法，利用波聚焦质量推断复杂介质中的波速分布，用于肿瘤检测与表征。
2026-02-04 eess.IV physics.app-ph physics.med-ph
Ultrafast Ultrasound Imaging for 3D Shear Wave Absolute Vibro-Elastography
本工作将平面波成像引入三维S-WAVE，通过Verasonics系统同步采集，缩短采集时间83-88%，并应用三维旋度算子提高弹性估计精度，在体模和离体牛肝上验证了效果。
2023-07-25 eess.IV physics.med-ph
A microwave super-resolution imaging approach towards breast cancer margin mapping
University of Exeter（埃克塞特大学）；QinetiQ（奎内蒂克公司）；University of Warwick（华威大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）
研究针对乳腺癌肿瘤边缘术中评估难题，提出微波单像素成像技术，利用硅调制器光致微波透明度变化绘制组织微波反射率，能高分辨率大面积映射，经实验验证可辨别肿瘤边缘，建模显示对患者组织差异有适应性，有望用于术中实时评估。
2026-07-08 eess.IV physics.med-ph physics.optics
SHEAR-net: An End-to-End Deep Learning Approach for Single Push Ultrasound Shear Wave Elasticity Imaging
超声剪切波弹性成像（USWE）与传统的B型成像表现出更好的性能在病变分割和分类问题。在这篇文章中，我们提出了一种端到端的深度神经网络--剪切网络，它可以从跟踪的组织位移数据中重建USWE图像，这些数据是由单个声辐射力（ARF）引起的，其能量是传统使用的100%或50%。剪切网络由一个称为S-网络的定位器组成，首先定位病变位置，然后使用递归层从使用不同时间帧的波模式中提取时间相关性，最后，使用估计器，从S-网络和递归层的级联输出重建剪切模量图像。该网络使用800模拟和有限数量的CIRS组织模拟体模数据进行训练，并使用多任务学习损失函数进行优化，其中任务是：包含定位和模量估计。建议的剪切网络的有效性进行了广泛的评估，定性和定量的125个测试集的运动数据从模拟和CIRS幻影。我们表明，所提出的方法始终优于目前最先进的方法，并实现整体4-5 dB的改善PSNR和SNR。此外，DSC和SSIM值的平均增益为0.15，表明剪切网络具有更好的包裹体覆盖面积和结构相似性的两种方法。所提出的基于实时深度学习的技术可以准确地估计0.5 $μ$ m的最小组织位移的剪切模量，并使用单次推送ARF对多个夹杂物进行成像。
2019-02-13 eess.IV physics.med-ph
Diffuse ultrasound computed tomography for medical imaging
提出了一种用于医学成像的超声计算机断层成像（USCT）的替代方法，目的是（i）缩短具有大量发射器的设备的采集时间，（ii）消除校准步骤，以及（iii）抑制仪器噪声。该方法受地震环境场干涉法的启发，基于扩散超声波场的主动激发和通过台站间相关提取确定性走时信息。为了减少随机误差和加速收敛，系综干涉图获得的相位加权叠加的观测和计算的相关图，产生相同的实现随机源。模仿乳房成像设置，作为发射器和随机实现的数量的函数的行进时间测量的准确性可以通过分析和用于现实乳房体模的光谱元件模拟来评估。结果保证层析重建与直或X射线的方法，其中固有的随机波动的影响可以显着小于主观选择的正则化的影响。这项工作构成了第一个概念性研究和必要的前奏，未来的实施。
2022-01-24 physics.geo-ph physics.med-ph
Frequency-Dependent Attenuation Reconstruction with an Acoustic Reflector
超声波的衰减随组织成分而变化，因此其估计为组织表征和病理诊断和分期提供了巨大的潜力。我们最近提出了一种方法，允许空间重建的整体超声衰减的分布在组织的基础上计算机断层成像，使用从被动声反射器的反射。这需要在脉冲回波模式下操作的标准超声换能器和使用水测量的校准协议，因此它可以在常规超声系统上实现，只需进行微小的调整。在这里，我们扩展了这种方法，另外估计和成像的局部超声衰减的频率依赖性的第一次。重建衰减系数和指数的空间分布，从而实现精细和表达的组织特异性表征。仿真结果表明，该方法在1 MHz时衰减系数和频率指数的重建误差分别为0.04dB/cm和0.08。与组织模仿幻影和离体牛肌肉样品，一个高的重建对比度以及再现性被证明。明胶-纤维素混合物和离体牛肌肉样品的衰减指数被发现分别为平均1.4和0.5，一致地从它们的异质组合物的不同图像。这种频率相关的参数化可以实现新的成像和诊断技术，以及促进其他基于超声的成像技术的衰减补偿。
2020-10-10 eess.SP physics.app-ph physics.med-ph
Experimental Validation of Ultrasound Beamforming with End-to-End Deep Learning for Single Plane Wave Imaging
Netherlands Cancer Institute（荷兰癌症研究所）；University of Twente（特文特大学）；Centrum Wiskunde & Informatica（数学和计算机科学中心）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Radboudumc（拉德堡德大学医学中心）
本研究针对单平面波超声成像质量下降问题，提出将f-k migration作为可微分层纳入端到端深度学习网络，实验证明该方法在所有指标上提升图像质量且仅需少量训练数据。
2024-04-22 cs.LG eess.IV physics.med-ph
Nonlinear Characterization of Tissue Viscoelasticity with Acoustoelastic Attenuation of Shear-Waves
剪切波弹性成像（SWE）测量剪切波速（SWS），其与软组织的潜在剪切模量相关。SWE方法通常假设软组织粘弹性与机械载荷无关，然而，已知软组织具有随着预压缩而非线性变化的粘弹性。因此，仅通过SWS进行表征是不够的，其中非线性特性可被视为混杂因素，但也可用作额外的生物标记物。介质的粘弹性性质完全由其存储和损耗模量表征，这与SWS和剪切波衰减（SWA）有关。在这项工作中，我们研究SWA特性作为施加应变的函数来测量软组织中的非线性粘弹性参数。为了这个目的，我们施加增量准静态压缩的样品，同时测量SWS和SWA，从中我们获得存储和损耗模量估计非线性粘弹性参数作为应用应变的函数，使用声弹性（AE）理论。不同含油率的仿组织模型和离体猪肝实验结果表明了该方法的可行性。在这两个实验中，观察到SWA随着施加的应变而降低。对于离体肝脏中的10%压缩，剪切波衰减平均降低28%（93 Np/m），而SWS平均增加20%（0.26 m/s）。
2020-02-28 physics.med-ph
Size-adjustable Ring-shape Photoacoustic Tomography System
光声层析成像技术（Photoacoustic Tomography，PAT）结合了光谱吸收对比度和声学分辨率的优点和深度穿透性，成为一种重要的新型生物医学成像技术，可用于科学研究和临床诊断。本文提出了一种用于临床应用的成像尺寸可调的PAT系统，它可以适应不同尺寸的成像目标。与传统的环形超声换能器（UT）阵列的PAT系统相比，基于扇形超声换能器阵列（SUTA）的PAT系统对不同尺寸的目标成像具有更大的灵活性。每个SUTA有32个单元，四个SUTA组成128通道UT阵列，用于光声波检测。四个SUTA由四个步进电机控制，并改变SUTA的分布位置，以适应成像应用。所提出的系统成像感兴趣区域（ROI）的半径可以从50 mm调整到90 mm，这比传统的全环形UT阵列PAT系统灵活得多。MATLAB k-wave工具箱的仿真结果很好地证明了该系统的可行性。为了进一步验证所提出的系统的尺寸可调成像，血管模拟体模和离体猪胸肉与吲哚菁绿（ICG）注射成像，以证明其临床应用的可行性。
2021-12-22 physics.ins-det physics.med-ph
Pulse-echo ultrasound attenuation tomography
提出首个脉冲回波超声二维衰减成像技术，利用转向发射与互相关构建线性断层问题，经Tikhonov正则化求解，在体模中验证可高精度解析横向衰减变化，并可结合CUTE实现多模态成像。
2024-03-13 physics.med-ph
GenMC: Real-Time Generative Monte Carlo Surrogate for Quantitative Photoacoustic Imaging
Imperial College London（帝国理工学院）；King’s College London（伦敦国王学院）
GenMC提出一种基于条件生成对抗网络的实时蒙特卡罗替代模型，通过超声引导的解剖先验快速估计光通量，实现定量光声成像中血氧饱和度的准确、稳健测量。
2026-09-24 physics.med-ph
Enhancing Ultrasound Molecular Imaging: Toward Real-Time RPCA-Based Filtering to Differentiate Bound and Free Microbubbles
针对超声分子成像中结合态与游离微泡信号分离的难题，提出基于GPU的快速RPCA滤波方法，经仿真、仿体及小鼠体内实验验证，20帧方案兼具高精度与实时应用潜力。
2025-06-12 physics.med-ph
Spectral Ultrasound Imaging of Speed-of-Sound and Attenuation Using an Acoustic Mirror
超声波的声速和衰减在组织中变化。在文献中存在允许使用来自定位在距换能器已知距离处的声镜的反射来空间重建群声速（SoS）和频率相关超声衰减（UA）的分布的方法。这些方法利用在脉冲回波模式下操作的常规超声换能器和在水中测量的校准协议。在这项研究中，我们介绍了一种新的方法，通过傅立叶域分析和拟合线性和幂律依赖模型的封闭形式，重建当地的SoS和UA地图作为声波频率的函数。频率相关的SoS和UA一起在所利用的换能器带宽内的谱域中全面表征组织。在仿真中，我们提出的方法被示出产生低的重建误差：衰减系数为0.01 dB/cm.MHz^y，频率指数为0.05。对于组织模拟体模和离体牛肌肉样品，实现了高重建对比度。明胶-纤维素混合物和离体牛肌肉样品中的衰减指数平均分别为1.3和0.6。明胶-纤维素混合物和离体牛肌肉样品中SoS的线性分散被发现分别为平均1.3和4.0 m/s.MHz。当交换夹杂物和基质材料时，这些发现是可重现的。牛肌肉样品中的体积损耗模量计算为明胶-纤维素混合物中体积损耗模量的约4倍。因此，SoS和UA的这种频率依赖性特征以及体积损耗模量可以将组织区分为潜在的诊断生物标志物。
2022-01-07 physics.med-ph
An experimental system for detection and localization of hemorrhage using ultra-wideband microwaves with deep learning
New York University School of Medicine（纽约大学医学院）；New York University（纽约大学）；New York University Langone Medical Center（纽约大学朗格尼医学中心）
提出融合机器人扫描、UWB微波阵列与深度神经网络的出血检测定位实验系统，在仿真头部模型中实现>0.99灵敏度和特异度及1.65 mm定位误差。
2023-10-03 cs.LG physics.med-ph
