基于希尔伯特—黄变换的超声组织定征的研究

发布时间：2020-06-03 22:38

【摘要】：超声组织定征是研究组织微结构的最具前景的技术之一,其弥补了传统医学影像诊断技术只能够了解组织宏观解剖结构的不足。近几十年的研究表明,在超声组织定征的众多研究中,基于超声背向散射信号的频谱分析研究由于考虑了信号的幅度和频谱信息,从而显示出了更大的发展潜能。本文提出了以组织的超声射频(radio frequency,RF)时间序列作为信号源,结合希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)信号时频分析方法,对超声组织定征进行研究。论文的具体工作如下:1.提出了基于HHT的超声RF时间序列特征提取算法,设计和开发了基于HHT的超声组织定征特征提取系统,用于对研究中的实验对象进行特征提取,便于医生可以从中提炼出反映组织生物特性的特征参量,进而指导临床实验和提高辅助诊断水平。2.为了验证本文提出的方法和系统用于组织定征的有效性,将其用于肿瘤化疗早期疗效评价。研究实验采用未接受化疗(对照组)、接受1mg/kg紫杉醇化疗(治疗1组)以及接受3mg/kg紫杉醇化疗(治疗2组)的裸鼠乳腺肿瘤作为实验对象,通过采集超声RF信号,构建超声RF时间序列,采用本研究的系统进行特征提取,再计算三个组的类内距离以及治疗1组和治疗2组分别与对照组的类间距离。结果表明,治疗1组与对照组类间以及治疗2组与对照组类间的距离均值和标准差均大于对照组类内的距离均值和标准差,同时,治疗2组与对照组类间的距离均值和标准差大于治疗1组与对照组类间的距离均值和标准差。这一结果表明了紫杉醇用于乳腺肿瘤化疗是有效的,与病理分析结果一致,并且药量大的化疗效果更加明显。因此,基于HHT的超声组织定征方法用于肿瘤化疗早期疗效评价是有效的。
【图文】：

特征参量,超声背向散射,超图像,频谱分析方法

实验结果显示，从健康、良性肿瘤和恶性肿瘤中识别87%，敏感度为 92.03%，特异度为 94.14%。研究都证明了单帧超声 RF 信号包络建模法对于超声组，无论是基于 B 超图像的方法还是基于单帧超声 RF 信始超声背向散射回波信号中的幅度信息，而回波中重要与超声波相互作用而产生的射频信号的时变性等信息全的结构，，不足以观察小于波长的微结构。声 RF 信号的频谱分析法通常的做法如图 1-1 所示，首合适的超声 RF 信号，利用频谱分析方法（如快速傅里 RF 信号频谱，再进行频谱校正以消除系统影响，对校域特征参量，将求得的特征参量在 ROI 内求平均，并研构变化之间的关系。

时间序列,时间序列

超声 RF 信号的频谱斜率也会增大。这项研究证明了分析方法对于肿瘤化疗疗效评价的有效性。声 RF 信号频谱分析的组织定征方法已经被研究了很多年，但是。这是因为一方面频谱参量容易受到个体因素的影响，另一方面频谱参量对于噪声敏感、需要进行深度衰减补偿，这就导致其精于超声 RF 时间序列的方法声 RF 时间序列的方法通常为超声 RF 时间序列频谱分析法，首域内选择一个点，再从不同时刻的多帧原始超声 RF 信号中取得便得到了组织内部该点位置的一条超声 RF 时间序列如图 1-2 所方法来处理超声 RF 时间序列，进行组织定征的研究。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R445.1

【参考文献】