考虑孔径方向效应的线阵列光声成像技术

"Synthetic Aperture-based Linear-array Photoacoustic Tomography Considering the Aperture Orientation Effect" 本文探讨了基于合成孔径的线性阵列光声成像技术（Synthetic Aperture-based Linear-array Photoacoustic Tomography，简称SAL-PAT），该技术旨在解决单孔径成像的视场局限性问题。然而，尽管SAL-PAT有所改进，但其在实际应用中由于孔径方向效应（Aperture Orientation Effect）导致的检测视场（Field of View, FOV）限制和图像分辨率下降并未得到充分考虑。 作者Xiangwei Lin、Jaesok Yu、Naizhang Feng和Mingjian Sun分别来自哈尔滨工业大学控制科学与工程系、匹兹堡大学生物工程系，他们在文章中深入研究了这一问题。他们首先从理论模型出发，提出了孔径方向效应的概念，然后通过数值模拟和实体实验进行了验证。数值模拟中，他们系统地列举了不同方向，以接近理想全视场情况，从而更准确地分析了孔径方向对成像质量的影响。 在光声成像（Photoacoustic Tomography, PAT）中，光能被组织吸收并转化为声波，这些声波随后被探测器捕捉，用于重建图像。线性阵列探头因其在生物医学成像中的高分辨率和深度穿透能力而受到青睐。然而，单一孔径的线性阵列只能提供有限的视场，这可能导致图像观察的局限性和分辨率降低。 SAL-PAT通过合成不同角度的探测数据来扩大视场，理论上可以克服这一局限。但是，探头的物理方向决定了它可以捕获声波的角度范围，即孔径方向效应。这种效应会限制实际的FOV，并对图像质量和细节分辨率产生负面影响。文章通过实验结果表明，考虑孔径方向效应对于优化SAL-PAT系统的性能至关重要，可以改善图像质量和提高成像的准确性。 在实验部分，作者使用了不同角度的孔径设置进行实验，对比分析了考虑和不考虑孔径方向效应时的成像效果。这些结果为优化光声成像系统设计提供了依据，也为未来开发更高级的全视场光声成像技术奠定了基础。 这篇论文对光声成像领域的研究者和工程师具有重要价值，它提醒我们在设计和优化成像系统时不仅要考虑合成孔径技术的优势，还需充分理解和应对孔径方向效应，以实现更高质量的光声图像。同时，这项研究也为临床应用提供了新的思路，有望在未来提升光声成像在生物医学诊断和研究中的实用性和精确度。