Transcranial photoacoustic computed tomography based on a layered back-projection method.
Transcranial photoacoustic computed tomography based on a layered back-projection method.
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DOI：
10.1016/j.pacs.2020.100213
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发表时间：
2020-12
期刊：
影响因子：
7.9
通讯作者：
Wang LV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Na S;Yuan X;Lin L;Isla J;Garrett D;Wang LV
经颅人脑光声计算机断层扫描（PACT）的一个主要挑战是校正由颅骨引起的声学畸变。在这里，我们提出了一种修改后的通用反投影（UBP）方法，称为分层UBP（L-UBP），可以去畸变的经颅PA信号容纳到传统的UBP的颅骨异质性。在L-UBP中，声学介质被分成多个层：颅骨和探测器之间的声学耦合流体层、颅骨层和脑组织层，它们被分配不同的声学特性。在流体-颅骨和颅骨-组织界面处考虑了透射系数和波转换。使用L-UBP进行经颅PACT模拟以验证该方法。离体实验与新开发的三维PACT系统与1 MHz的中心频率表明，L-UBP可以大大提高图像质量相比，传统的UBP。
A major challenge of transcranial human brain photoacoustic computed tomography (PACT) is correcting for the acoustic aberration induced by the skull. Here, we present a modified universal back-projection (UBP) method, termed layered UBP (L-UBP), that can de-aberrate the transcranial PA signals by accommodating the skull heterogeneity into conventional UBP. In L-UBP, the acoustic medium is divided into multiple layers: the acoustic coupling fluid layer between the skull and detectors, the skull layer, and the brain tissue layer, which are assigned different acoustic properties. The transmission coefficients and wave conversion are considered at the fluid–skull and skull–tissue interfaces. Simulations of transcranial PACT using L-UBP were conducted to validate the method. Ex vivo experiments with a newly developed three-dimensional PACT system with 1-MHz center frequency demonstrated that L-UBP can substantially improve the image quality compared to conventional UBP.
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