哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫明健副教授課題組提出基于壓縮感知方法的合成孔徑光聲斷層成像模式，在不增加數(shù)據(jù)采集硬件資源的條件下，通過(guò)合成孔徑和壓縮感知技術(shù)克服了傳統(tǒng)線性超聲陣列的缺點(diǎn)。該項(xiàng)研究對(duì)光聲斷層成像技術(shù)在臨床轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用具有一定的推動(dòng)作用。
孫明健副教授（第二排左起第七位）及其課題組成員
光聲成像技術(shù)是近年來(lái)日益發(fā)展起來(lái)的一種非侵入式和非電離式的新型生物醫(yī)學(xué)成像方法，具備高光學(xué)對(duì)比度和高聲學(xué)分辨率的成像特點(diǎn)。目前基于線性超聲陣列的光聲斷層成像技術(shù)作為傳統(tǒng)超聲成像的有力補(bǔ)充，在臨床醫(yī)學(xué)研究上引起了廣泛重視，但存在因探測(cè)角度受限而造成的組織結(jié)構(gòu)缺失和空間分辨率較低的問(wèn)題。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)孫明健副教授課題組的博士生藺祥偉提出了基于壓縮感知方法的合成孔徑光聲斷層成像模式，在不增加數(shù)據(jù)采集硬件資源的條件下，通過(guò)合成孔徑和壓縮感知技術(shù)克服了傳統(tǒng)線性超聲陣列的上述缺點(diǎn)，并分別完成了相關(guān)仿真和仿體驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。通過(guò)基于空間復(fù)合的合成孔徑技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織的三維多角度空間掃描，彌補(bǔ)了因線性陣列角度受限造成的組織結(jié)構(gòu)缺失問(wèn)題，同時(shí)提高了系統(tǒng)的空間分辨率；通過(guò)壓縮感知方法，可以利用更少的硬件資源完成光聲數(shù)據(jù)采集，在降低硬件成本的基礎(chǔ)上保證組織結(jié)構(gòu)的完整性和系統(tǒng)分辨率。
(I) 基于壓縮感知稀疏采樣的合成孔徑光聲斷層成像概念模型，這一方法可用于解決血管仿體的探測(cè)角度受限問(wèn)題(II) 和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的空間分辨率增強(qiáng)（III）。(a)-(d) 分別展示了中心陣列反投影重建、合成孔徑反投影重建、合成孔徑稀疏重建、1/4合成孔徑稀疏重建結(jié)果。（III）（e）為對(duì)空間分辨率的定量分析。
該項(xiàng)研究的創(chuàng)新之處在于將壓縮感知方法運(yùn)用到基于空間復(fù)合的合成孔徑成像技術(shù)中，可在臨床現(xiàn)有超聲成像設(shè)備的基礎(chǔ)上完成多角度的稀疏數(shù)據(jù)采集和壓縮感知重建，能夠完整展現(xiàn)大血管、人體乳腺組織結(jié)構(gòu)，對(duì)光聲斷層成像技術(shù)在臨床轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用具有一定的推動(dòng)作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chinese Optics Letters 2017年第10期上（Xiangwei Lin, et al., Compressed sensing in syntheticaperture photoacoustic tomography based on a linear-array ultrasound transducer）。
孫明健副教授表示，這項(xiàng)工作通過(guò)多角度稀疏數(shù)據(jù)采集和壓縮感知重建方法，大大提高了光聲斷層成像技術(shù)的系統(tǒng)分辨率以及其在臨床轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用潛力。
后續(xù)研究工作主要是在合成孔徑成像中針對(duì)特定組織結(jié)構(gòu)，如小鼠全身、大鼠頸動(dòng)脈、人體乳腺組織、外周血管等，尋找最優(yōu)稀疏采樣率進(jìn)行壓縮感知重建，為實(shí)現(xiàn)稀疏合成孔徑光聲成像的臨床應(yīng)用做出努力。
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