[發(fā)明專利]一種用于超寬帶微波檢測(cè)的乳腺腫瘤特征信號(hào)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310222056.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN103300825A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖夏;徐立;王梁;宋航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種乳腺腫瘤特征信號(hào)的提取方法。

背景技術(shù)

乳腺腫瘤是女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤疾病，死亡率居?jì)D女惡性腫瘤死亡率之首。早期乳腺腫瘤的診斷無疑對(duì)于提高乳腺病的治療率以及患者的遠(yuǎn)期成活率都具有決定性意義。目前常用的早期乳腺癌的檢測(cè)方法包括乳腺X線攝影術(shù)、超聲波影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)斷層掃描、核磁共振成像技術(shù)、熱成像檢測(cè)等，但諸多方法均存在一定的缺點(diǎn)，如對(duì)人體產(chǎn)生輻射傷害、成像對(duì)比度低、費(fèi)用較高等。超寬帶電磁波檢測(cè)乳腺癌的原理在于不同生物組織對(duì)電磁波的吸收、反射及透射特性不同，使得天線發(fā)射的脈沖信號(hào)在乳腺組織中傳播時(shí)所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)能夠反映惡性組織的豐富信息。同時(shí)超寬帶微波信號(hào)具有輻射功率低、目標(biāo)信息攜載量大、提供毫米級(jí)定位和檢測(cè)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，能作為早期乳腺檢測(cè)的常規(guī)手段。在采用超寬帶微波信號(hào)對(duì)乳房組織進(jìn)行照射時(shí)產(chǎn)生的散射信號(hào)中包含了能量很小的腫瘤特性信息，而這些特征信息對(duì)于實(shí)現(xiàn)腫瘤的成像檢測(cè)至關(guān)重要。通常檢測(cè)過程中需要得到有腫瘤存在時(shí)的微波探測(cè)信號(hào)和無腫瘤存在時(shí)的微波信號(hào)，然后兩次測(cè)量的信號(hào)相減實(shí)現(xiàn)腫瘤特征信息的提取。但是在臨床檢測(cè)過程中，無法得到無腫瘤存在時(shí)的微波探測(cè)信號(hào)，因此研究如何有效的提取腫瘤的散射特征信號(hào)成為采用超寬帶微波檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)早期乳腺腫瘤檢測(cè)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種適用于超寬帶微波早期乳腺腫瘤檢測(cè)的乳腺腫瘤特性信號(hào)的提取方法。該方法為超寬帶微波早期乳腺腫瘤檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于臨床提供了保障。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于超寬帶微波檢測(cè)的乳腺腫瘤特征信號(hào)提取方法，包括下列步驟：

（1）將線狀天線陣列排布于乳房皮膚表面待測(cè)區(qū)域的中心線上，所有天線緊貼皮膚表面層，以此作為一個(gè)基準(zhǔn)位置，線狀天線按照排布順序的序號(hào)分別為A1-A6，然后通過A1發(fā)射超寬帶微波信號(hào)，A2～A6分別接收腫瘤探測(cè)信號(hào)；接下來A2～A6天線采用同樣的操作，一個(gè)天線發(fā)射信號(hào)，另外5個(gè)天線接收反射信號(hào)，通過這樣的方式完成整個(gè)超寬帶信號(hào)的探測(cè)過程，最后可以得到30組腫瘤探測(cè)信號(hào)，即使六組”一發(fā)五收”信號(hào)，將此時(shí)得到的散射信號(hào)等價(jià)于基準(zhǔn)信號(hào)；

（2）將天線陣列沿著與線狀天線長(zhǎng)度方向垂直的方向，從基準(zhǔn)位置向一側(cè)每隔一定的間距平移一次，再?gòu)幕鶞?zhǔn)位置向另一側(cè)每隔相同的間距平移一次，對(duì)于每次平移到的不同的間距處，按照步驟（1）的方法分別得到上述的不同間距處的30組乳房?jī)?nèi)部的包含腫瘤信息的散射信號(hào)；

（3）將天線陣列在以上位置時(shí)得到的腫瘤探測(cè)信號(hào)分別和基準(zhǔn)位置處對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)相減，得到腫瘤的散射信號(hào)。

采用線狀天線陣列在乳房皮膚表面y=40mm處測(cè)量的乳房散射信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，通過將天線陣列在正y方向移動(dòng)多次測(cè)量并將多次測(cè)量的結(jié)果和基準(zhǔn)信號(hào)相減實(shí)現(xiàn)腫瘤特征信號(hào)的提取，由于天線陣列沿著y方向的多次測(cè)量，保證了成像圖的不同方向分辨率的需求。通過將直徑為5mm的腫瘤設(shè)置于(40,40,40)處，驗(yàn)證了上述腫瘤特征信號(hào)的正確性，仿真結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)腫瘤的正確檢測(cè)（見具體實(shí)施方式）。該方法的應(yīng)用使得超寬帶微波乳腺腫瘤檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)臨床診斷。

附圖說明

圖1天線陣列結(jié)構(gòu)圖單位：（mm）。

圖2三維乳房組織的幾何模型單位：（mm）。

圖3中心頻率5GHz的一階高斯信號(hào)。

圖4（A）：陣列位于y=40mm處A1發(fā)射A3接收的散射波形；

（B）：陣列位于y=55mm處A1發(fā)射A3接收的散射波形；

（C）：相減后得到的腫瘤波形。

圖5（A）：陣列位于y=40mm處A1發(fā)射A6接收的散射波形；

（B）：陣列位于y=55mm處A1發(fā)射A6接收的散射波形；

（C）：相減后得到的腫瘤波形。

圖6腫瘤直徑5mm,腫瘤位置(40,40,40)的X-Y和Y-Z方向切片圖。

圖7另一個(gè)軸向的切片圖。

具體實(shí)施方式

由于超寬帶信號(hào)對(duì)乳房照射后，天線陣列接收的腫瘤散射信號(hào)的能量相對(duì)于直達(dá)波信號(hào)以及皮膚層的反射信號(hào)較小，無法直接將腫瘤的散射信號(hào)進(jìn)行提取，進(jìn)而影響腫瘤檢測(cè)的正確性。采用線狀天線陣列在乳房表面不同方位進(jìn)行多次探測(cè)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)腫瘤散射信號(hào)的提取。

下面結(jié)合附圖和仿真實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。