微波熱致超聲成像及其在乳腺癌檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、根據(jù)醫(yī)學統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，乳腺癌在世界各地女性的所有癌癥類疾病中發(fā)病率最高，目前全世界每年約有120萬女性患有乳腺癌，其中超過45萬女性死于乳腺癌。在過去的25年中，中國女性的乳腺癌發(fā)病率增加了52％，在女性所有癌癥發(fā)病率中由原來的第二位上升到第一位。根據(jù)乳腺癌治療的臨床醫(yī)學統(tǒng)計數(shù)據(jù)，乳腺癌的早期檢測對治療成效有決定性的作用，乳癌腫瘤檢測和治療得越早，治療后的存活率越高。
　　 微波熱致超聲成像(microwave induced

2、thermoacoustic tomography,MITAT)作為一種新型檢測技術(shù)，在生物醫(yī)學等多個方面都具有極大的應(yīng)用潛力。在該技術(shù)中，通過記錄生物組織激發(fā)產(chǎn)生的微波熱致超聲信號，來對生物組織的電磁吸收特性進行圖像重構(gòu)，成像結(jié)果能夠反應(yīng)生物組織的生理學和病理學狀態(tài)，從而作為診斷的依據(jù)。將MITAT應(yīng)用到乳腺癌早期檢測上，一方面利用了乳房內(nèi)不同組織間電參數(shù)差異大的特點，另一方面利用了超聲波波長小的特點，能夠獲得兼有高對比度和高分辨率的

3、成像結(jié)果。本文專注于微波熱致超聲成像及其在乳腺癌檢測中的應(yīng)用，主要分成五個部分進行討論。
　　 1.乳腺癌檢測的研究背景。首先介紹了常規(guī)的乳腺癌檢測方法，并分別討論了常規(guī)方法在圖像重構(gòu)上所具有的優(yōu)點，以及存在的困難和局限性。其次，介紹了微波熱致超聲成像的基本原理，重點突出“電磁高對比度”和“聲波高分辨率”兩個特點。最后總結(jié)了MITAT的研究歷史和現(xiàn)狀。
　　 2.微波熱致超聲成像的理論基礎(chǔ)。首先從電磁學角度出發(fā)，分析了電

4、磁波與生物組織的作用，以及電磁波在生物組織中的傳播特點。然后從聲學角度出發(fā)，分析了超聲與生物組織的作用，以及超聲在生物組織中的傳播特點。最后綜合討論了微波熱致超聲成像的整個過程，并給出了微波熱積累效應(yīng)的研究結(jié)果。
　　 3.基于時間反轉(zhuǎn)鏡和時域偽譜方法的成像算法。首先介紹了幾種常見的醫(yī)學成像算法。其次，討論了時間反轉(zhuǎn)鏡和時域偽譜方法，并在此基礎(chǔ)上給出了微波熱致超聲成像的成像算子。最后對二維和三維的微波熱致超聲成像過程進行了仿真。

5、
　　 4.微波熱致超聲成像系統(tǒng)的設(shè)計。首先根據(jù)微波熱致超聲成像的需求，分別對成像系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵部件進行了詳細的研究，包括微波發(fā)生器、脈沖放大器、超聲探頭。然后設(shè)計和制作了矩圓轉(zhuǎn)換喇叭來提高電磁輻射的性能。最后討論了系統(tǒng)控制程序的開發(fā)。
　　 5.在成像系統(tǒng)基礎(chǔ)上，進行多種微波熱致超聲成像實驗。首先研究了微波熱致超聲信號的特性。其次，將微波熱致超聲成像和純超聲成像進行了對比實驗。最后對不同特征的生物組織樣品進行了成像實驗