面向醫(yī)學(xué)應(yīng)用的熱聲層析成像研究.pdf

1、現(xiàn)階段在臨床醫(yī)學(xué)中，X射線成像、核磁共振成像、超聲成像以及放射性核素成像已成為四大常用檢測(cè)手段，但是在臨床應(yīng)用中，也都具有各自的局限性，因而新型醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的研究受到了廣泛的關(guān)注。
　　微波熱聲成像就是近年來發(fā)展起來的一種成像方法，以微波脈沖輻射待成像的樣品，樣品吸收微波脈沖的能量，受熱膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生超聲波，通過對(duì)采集超聲信號(hào)（即熱聲信號(hào)），利用算法處理可以重建出樣品對(duì)微波的吸收?qǐng)D像，這就是微波熱聲成像的主要原理。其結(jié)合了超聲成像

2、的高分辨率和微波成像的高對(duì)比度的優(yōu)勢(shì)，且微波在人體的穿透深度較深，更適合于深層成像，因而在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，尤其是乳腺癌的早期檢測(cè)、腦功能成像等方面具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文專注于微波熱聲成像的理論算法和實(shí)驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　1、微波熱聲成像的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀，首先介紹了目前臨床醫(yī)學(xué)上常用的四種檢測(cè)手段，并分析各自的利弊及應(yīng)用范圍，并簡(jiǎn)單論述了微波熱聲成像的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，然后分成理論算法和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兩方

3、面來介紹了國內(nèi)外的專家學(xué)者在微波熱聲成像領(lǐng)域所取得的研究成果。
　　2、微波熱聲成像的理論研究，從三個(gè)方面對(duì)微波熱聲成像的過程進(jìn)行了論述，即電磁波在組織樣品中的傳播、超聲波在組織中的傳輸與衰減以及熱聲信號(hào)產(chǎn)生的具體過程。
　　3、圖像重建算法研究，先后介紹了延遲疊加算法、時(shí)間反轉(zhuǎn)算法和有限元圖像重建算法的理論和實(shí)現(xiàn)方法，并通過對(duì)同組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建來比較這三種算法的成像結(jié)果，而后提出了基于遺傳算法的圖像重建，且給出了算法

4、實(shí)現(xiàn)的具體過程，并通過仿真分析證明了該算法的可行性。
　　4、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究，搭建了3GHz旋轉(zhuǎn)掃描式的微波熱聲成像系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)各部分元件的性能和參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
　　5、在實(shí)驗(yàn)方面對(duì)微波熱聲層析成像進(jìn)行的研究，首先在實(shí)驗(yàn)中以控制單一變量的方法來分析各種因素對(duì)成像結(jié)果的影響，主要論述了成像深度、樣品尺寸、掃描的步長(zhǎng)和區(qū)域、樣品中含鹽量的影響。而后針對(duì)離體癌變的乳房組織進(jìn)行成像，最后對(duì)活體的裸鼠（體內(nèi)含有腫瘤）進(jìn)行了成像