基于SAR单针反馈的2450 MHz微波消融温度场仿真研究

比吸收率(SAR)的精确表征对于恒功率微波消融的温度场仿真至关重要.提出了2 450 MHz微波消融中SAR的单针反馈方法以及基于SAR反馈形式的温度场仿真技术.在具体实施中,首先利用离体猪肝实验获得SAR的空间分布函数,然后通过单针实测结果获得SAR随温度变化的精确表征形式,最后基于此SAR形式进行温度场仿真以验证温度预测精度.实验对比结果表明,仿真结果与实测温度具有较高的一致性,验证点的最大温度差的平均值约为2. 805℃,平均温度差的平均值约为1. 551℃,标准偏差的平均值约为1. 121℃.因此基于SAR反馈形式的温度场仿真能有效地预测微波热消融中的温度分布,从而为临床热消融手术提供可靠的科学依据.     

基于AR谱模型的超声频移温度相关性

基于生物组织离散随机介质模型,对猪肝水浴加热过程中基于AR谱模型的超声频移进行了分析,通过建立AR模型来计算回波信号的功率谱并对研究结果进行了统计分析.结果表明:猪肝组织超声回波频率随温度的改变而变化.在20℃下猪肝组织超声回波最大频率平均为(3.55±0.09)MHz;在30℃下为(3.14±0.12)MHz;在40℃下为(2.87±0.11)MHz;在50℃下为(2.79±0.10)MHz;在60℃下为(2.72±0.08)MHz.随着温度的升高,频率降低.通过分析猪肝散射体在不同温度下的频率进行组织定征,以期达到监测微波消融过程中的消融区域,为临床监测微波消融提供一种可行的方法.     

超声背散射信息熵成像评价脂肪肝的新方法

提出超声背散射Tsallis信息熵成像评价脂肪肝的新方法。利用滑动窗口法,估算窗口内局部背散射包络信号的Tsallis信息熵参数值,对信息熵参数值矩阵进行扫描变换、颜色映射及感兴趣区域设置,叠加到超声B模式图像,实现Tsallis信息熵成像。分析72名肝脏捐献者和204名患者的超声背散射信号,参考标准分别为磁共振波谱测得的肝脏脂肪分数(Hepatic Fat Fraction, HFF)和肝活检组织学检查测得的脂肪肝程度。对于72名肝脏捐献者,Tsallis信息熵与lg(HFF)的相关系数r=0.67(P<0.000 1)。对于204名患者,受试者工作特征曲线下面积分别为0.82、0.88、0.89(≥轻度、≥中度、≥重度),而超声背散射零差K成像分别为0.76、0.82、0.82。超声背散射Tsallis信息熵成像可以直观定征并定量评价脂肪肝的严重程度,其诊断性能优于超声背散射零差K成像,可作为一种超声评价脂肪肝的新方法。     

热消融组织B超图像纹理特征参数温度相关性

针对微波消融技术应用中的无创监测组织温度难题,通过B超原始射频信号重建B超图像,排除B超仪器的相关性,探讨了利用B超图像纹理特征实现热疗温度监测的可行性.通过水浴加热猪肝实验,采集不同温度下的猪肝B超射频信号,在此基础上重建B超图像并分析图像纹理特征参数(灰度直方图、灰度共生矩阵与灰度梯度共生矩阵)与温度的相关性.实验结果表明:组织B超图像纹理参数随着温度变化而变化,在20～60℃范围内灰度直方图中的灰度均值,灰度共生矩阵中的熵以及灰度梯度共生矩阵中的混合熵、逆差距、相关等5个参数与组织温度间具有较高的线性相关性,利用这5个参数可实现肿瘤微波消融治疗中组织温度的无创检测.     

基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温

旨在探索一种基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温方法,利用水浴加热实验系统,以新鲜离体猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始射频信号,分析各温度下组织的背向散射积分,建立背向散射积分与温度相关性模型用于微波加热实验过程中温度的检测.所建相关性模型为:超声背向散射积分值为0.062×t+3.591;该模型在低温段(≤70℃)测温误差较小(<5℃),在高温段(>70℃)测温误差较大(>10℃).研究结果表明:超声背向散射积分可用于常规热疗无损测温;微波热疗温度分布不均使得检测较为困难;利用正常与热凝固组织背向散射积分的差异进行热凝固区检测具有一定优势.     

基于超声组织定征技术的肿瘤热疗无创监测方法研究进展

为归纳总结近年来基于超声组织定征技术的肿瘤热消融无创监测方法,分别阐述了基于超声弹性成像技术和定量超声技术的肿瘤热疗监测方法,对每种方法的监测原理、实验设计、监测结果进行了总结,并讨论了每种方法的适用性和局限性.结果表明:由于受热疗监测的精度、成本、实时性等条件的限制,还没有一种方法能够直接应用到临床上.未来的研究应致力于提出一种能够同时实现术中监测和术后疗效评估、可与现有超声设备相结合、适用于临床的肿瘤热疗定量实时监测方法.