HIFU治疗中生物组织声学特性变化监测方法研究

发布时间：2017-06-11 21:05

  本文关键词：HIFU治疗中生物组织声学特性变化监测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高强度聚焦超声(HIFU)技术由于其特有的优势成为了21世纪以来最具应用潜力的微创肿瘤治疗手段之一。在HIFU治疗中,为了杀死癌细胞而又不损伤正常组织,对治疗区域生物组织特性监测就显得非常重要。本文建立了高强度聚焦超声实验系统,对离体猪肉组织进行加热实验,在实验过程中对不同温度时的超声回波信号数据进行收集保存,来获得我们课题所需要的实验数据。在对实验数据进行预处理之后,利用信号处理的方法研究生物组织声学特性在实验过程中相对变化趋势,包括传输特性中超声声速的变化和衰减特性的变化。主要内容有:(1)对实验采集到的离体生物组织回波信号进行预处理,主要包括对采集到的原始信号进行初步分析、截取以及滤波,为后续的信号处理做好准备。(2)利用互相关函数法求出不同温度相对基准温度下的传输时延,依据时延与声速的关系,发现在一定温度范围内,由于生物组织特性的改变,超声声速呈近似线性增加趋势,其变化率在55℃到65℃存在最大值。(3)通过对实验采集信号的超声衰减系数进行提取,分析得出超声衰减系数会随着生物组织特性的改变呈现一个近似线性递增的趋势,我们可以根据超声衰减系数的变化对生物组织特性进行监测。(4)基于生物组织的离散随机介质模型,利用超声回波信号建立AR模型传递函数,然后利用赤池信息量准则(AIC)进行定阶,再运用burg算法求出模型参数,最后在所求出的传递函数基础上,计算不同温度下的质心谱以及归一化谱功率。研究发现质心谱频率会随着温度升高向低频方向偏移,归一化谱功率会随温度的升高而增大。
【关键词】：高强度聚焦超声 生物组织 超声声速 超声衰减 AR谱
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R454.3;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 HIFU治疗应用背景及发展10-13
• 1.2 基于声学的生物组织特性监测基本方法13-17
• 1.2.1 基于超声信号的无损监测方法13-16
• 1.2.2 基于B超图像的无损监测方法16-17
• 1.3 本文主要工作与内容安排17-19
• 第二章 实验原理及方法19-30
• 2.1 超声基础理论19-24
• 2.1.1 超声波在介质中传播特性及数学表达19-21
• 2.1.2 超声波的反射及折射现象21-23
• 2.1.3 超声波传播过程中的能量衰减23-24
• 2.2 基于离体猪肉的HIFU实验设计24-26
• 2.3 实验方法以及数据预处理26-29
• 2.3.1 实验方法26
• 2.3.2 数据预处理26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 基于声传输的生物组织特性变化监测研究30-40
• 3.1 基于超声声速的生物组织特性监测30-34
• 3.1.1 理论基础30-32
• 3.1.2 实验结果与分析32-34
• 3.2 基于超声衰减系数的生物组织特性监测34-38
• 3.2.1 理论基础34-36
• 3.2.2 实验结果与分析36-38
• 3.3 本章小结38-40
• 第四章 基于AR谱分析的生物组织特性变化监测40-45
• 4.1 AR模型与算法40-41
• 4.1.1 AR模型传递函数40-41
• 4.1.2 AR模型阶次的确定与参数的求解41
• 4.2 AR谱与声散射特性关系41-42
• 4.3 实验结果与分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 总结与展望45-48
• 5.1 总结45-46
• 5.2 展望46-48
• 参考文献48-52
• 致谢52-53

  本文关键词：HIFU治疗中生物组织声学特性变化监测方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：442458