[發明專利]一種早期乳腺腫瘤的特征極點識別方法

無效

• 申請號: 201310222005.4
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103431841A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 肖夏;徐立;王梁
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G06F19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種早期乳腺腫瘤的特征極點識別方法，包括下列步驟：

第一步，采用超寬帶信號對乳房進行照射，采集腫瘤散射回波信號，腫瘤散射回波信號中包含了直達波、皮膚層的反射信號以及攜帶腫瘤形狀和電學特性的諧振信號；定義直達波、皮膚層的反射信號為前時響應信號，諧振信號為后時響應信號，從腫瘤的散射波形中，將第二個最大峰值信號出現的波形區域成為后時響應信號，實現對后時響應信號的截取，從而獲取不同電學特性腫瘤的后時響應信號序列x(n),0≤n≤N-1.其中N為號的采樣點數；

第二步，對不同電學特性得到的腫瘤的后時響應信號采用矩陣束的方法進行特征極點的提取,方法如下：

（1）定義為L為設定的Hankel矩陣的列數，其中N/3＜L＜N/2，建立兩個Hankel矩陣，矩陣中的每一個元素為腫瘤后時響應序列中的對應元素，形式如下：

X1=x(1)x(2)···x(L)x(2)x(3)···x(L+1)······x(L+2)···x(N-L)x(N-L+1)···x(N-1)(N-L)×L]]>

X2=x(0)x(1)···x(L-1)x(1)x(2)···x(L)············x(N-L-1)x(N-L)···x(N-2)(N-L)×L]]>

（2）對聯合矩陣{[X₁],[X₂]}進行廣義特征值的求解，每一個廣義特征值對應一個特征極點，待求解的特征極點與求得的廣義特征值滿足如下關系：z_k＝exp(p_kT_s)＝exp((α_k+j2πf_k)T_s)，其中，z_k為聯合矩陣{[X₁],[X₂]}的特征值，其中k＝1,2,…,K。p_k為特征極點，a_k為衰減因子，f_k為諧振頻率，T_s為相應信號序列的采樣間隔，K為特征極點的個數。

第三步，針對每一種電學特性腫瘤的后時響應信號提取的特征極點，建立特征極點原子庫，方法如下：

（1）假設第m個電學特性的乳腺腫瘤的特征極點為p_m＝(p_m1,p_m2,…,p_mn),其中n為極點的個數，定義此電學特性腫瘤的原始特征原子庫X_m表示為：

Xm=xm1xm2···xmk,]]>

xmi=epmiTsepmi2Ts···epmiNTsT·,]]>

1≤i≤k，[·]^T表示矩陣的轉置，T_s為信號序列的采樣間隔；

（2）對原始特征原子庫的每一個列向量也就是x_mi進行歸一化處理，使得每一列中的所有元素的平方和的模數為1，然后取歸一化后的原子庫的每個元素的實部構建特征極點原子庫；

第四步，在實際的乳腺癌的臨床檢測過程中，將探測得到的腫瘤散射信號進行后時響應信號的截取，對于截取后的信號，結合第三步中完成的特征極點原子庫，完成波形的重構工作，定義重構波形為如下形式：其中，稱為特征原子庫，稱為基函數或者原子，α＝[α₁,α₂,…,α_N]稱為分解系數，分解系數的求解方法為：采用前面計算得到的某一個特征極點原子庫代替Φ，將實際檢測過程得到的腫瘤后時響應信號分別和某個特征極點原子庫的所有原子進行求內積的操作，尋找內積最大時對應的原子，將此時得到的最大內積值作為分解系數的第一個元素，使用原始的腫瘤后時響應信號減去最大內積與相對應的原子的乘積，將得到的差值信號代替此輪操作中的原始腫瘤的后時響應信號，同時在特征極點原子庫中刪除此輪操作中求得內積最大時對應的原子，重復上述操作，直到特征極點原子庫中的所有原子均被刪除，此時完成了分解系數的求解；進而完成波形的重構。

第五步，將利用不同特征極點原子庫得到的重構波形分別和臨床探測得到的腫瘤散射的后時響應波形進行似然度的判決，當似然度出現最大值的時候，認為此時的特征極點原子庫重構波形和臨床待檢測的腫瘤的后時響應波形具有最大的相似性，判斷構建此時特征極點原子庫的腫瘤電學特性與待檢測的腫瘤的電學特性最為相似，實現腫瘤電學特性識別。

2.根據權利要求1所述的早期乳腺腫瘤的特征極點識別方法，其特征在于，第五步中，似然度判決公式如下：2sjyH-sjHsjj∈(1,2,...,R)]]>其中，S_j為利用第j個特征極點原子庫重構得到的波形，y為臨床待檢測的腫瘤后時響應波形，R為特征極點原子庫的數目,[·]^H表示矩陣的共軛轉置。