基于弹性波方程用于经颅光声层析成像的前向-伴随算子对
医学物理
2017-09-11 v1
摘要
光声计算机断层扫描（PACT）是一种新兴的成像方式，它利用光学对比度和超声检测原理来形成组织内光声诱导的初始压力分布的图像。PACT重建问题对应于一个逆源问题，其中初始压力分布从辐射波场的测量中恢复。经颅PACT脑成像中的一个主要挑战是由于颅骨的存在而对测量数据中的像差进行补偿。超声波在穿过颅骨时经历吸收、散射以及纵波到横波的模式转换。为了恰当考虑这些效应，应采用能够模拟颅骨非均匀弹性性质的基于波动方程的反演方法。在这项工作中，建立了基于三维弹性波方程的有限差分时域离散化的前向模型，并给出了计算前向算子的相应伴随的过程。还开发了使用多个图形处理单元（GPUs）的这些算子的海量并行实现。所开发的数值框架在计算机模拟和实验体模研究中进行了验证和探究，这些研究的设计受经颅PACT应用的启发。
引用
@article{arxiv.1709.02733,
title = {A forward-adjoint operator pair based on the elastic wave equation for use in transcranial photoacoustic tomography},
author = {Kenji Mitsuhashi and Joemini Poudel and Thomas P. Matthews and Alejandro Garcia-Uribe and Lihong V. Wang and Mark A. Anastasio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.02733},
year = {2017}
}