面向静脉血栓生成与光声成像的多尺度框架

血栓微观结构在决定血栓相关疾病（如中风和深静脉血栓）的治疗成功方面发挥关键作用。然而，尚无体内诊断方法能够完全捕捉血栓的微观结构。光声成像独特地能够提供血栓组成信息，因为其传递了来自声学传播深度处扩散光子的光学吸收信息。计算建模使我们能够系统地探讨微观结构对成像信号的影响，从而为开发改进的体内诊断技术提供见解。然而，目前没有光声模拟平台能够在合理的计算成本下对包含厘米尺度幻体的微观结构进行建模。本文提出了 REFINE，这是一个基于拓扑学的框架，用于生成复制其关键微观特征的体内血栓。REFINE 使血栓拓扑能够实现受控、递归的优化，适用于精确的光声建模，可能强大地用于生物力学分析。这些数字血栓嵌入到一个多尺度光声模拟平台中，将微尺度声学建模与血栓宏观几何形状相结合，实现了对光声信号响应的高效且真实的模拟。我们创建了具有不同组成和孔隙率的独特血栓微观结构。我们的模拟框架有效地将微观特征与宏观成像结果关联，与先前的实证研究一致。我们的结果表明，血栓的微观结构显著影响光声谱响应，并且可以进行体内建模。这些发现表明，多尺度光声模拟是表征组织微观结构的强大工具，而我们的框架使我们能够进行体内血栓分析和诊断成像策略开发。