[发明专利]一种利用径向迭代算法的微波近场肿瘤成像检测方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗微波近场医学检测成像技术领域，涉及一种利用径向迭代算法的微波近场肿瘤成像检测方法。 

背景技术

目前乳腺肿瘤是危害妇女健康的常见恶性肿瘤，自20世纪70年代末，其发病率一直位居女性肿瘤的首位，并以每年2%的速度递增。全世界每年约有150万妇女患上乳腺癌，并有超过50万的妇女死于乳腺癌。近年来我国乳腺癌的发病率也呈上升趋势，发病年龄从30岁以后开始增加，40～49岁达高峰，严重威胁着广大妇女的生命与健康。同时也有报道指出，如果乳腺肿瘤在顶径小于10mm时（即早期）就能被及时发现，那么患者通过治疗后的5年存活率将明显提高。由此可见，乳腺肿瘤的普查和早期诊断，对提高治疗的成功率和患者的远期存活率有着非常重要的意义。 

但是目前妇科门诊中用于妇女乳腺病变的检查技术手段对人体组织或多或少存在着一定程度的伤害。运用现代微波检测技术，以超宽带（UWB）形式的检测辐射信号具有辐射功率低、目标信息携载量大等优点，能提供毫米级的定位精度。以UWB信号作为检测信号源，既能获得高分辨率的成像结果，又能兼顾穿透深度的要求，且相对X光、CT或核磁共振技术而言对人体的伤害小很多，因此为安全、快速、准确地检测乳腺肿瘤提供了技术上的可能。 

然而如何利用微波UWB信号的特点，处理近场采样数据重建目标空间的组织分布成为微波反演成像问题的关键。本发明克服现有技术的技术难点，提供一种适用于近场微波乳腺癌探测特点的目标成像方法，为早期乳腺肿瘤的诊断和治疗提供直观和有效的三维信息。 

发明内容

本发明的目的旨在一种利用径向迭代算法的微波近场肿瘤成像检测方法，为早期乳腺肿瘤的诊断和治疗提供直观和有效的三维信息。 

本发明提供了一种利用径向迭代算法的微波近场肿瘤成像检测方法，其中：在测量点与被测目标3λ～5λ的距离内进行测量，基于探测波阵面的曲面特点，通过迭代对空间的目标位置和目标单元回波比作出估计，进而计算空间单元的电特性常数，以确定肿瘤的位置。 

本发明的微波近场肿瘤成像检测方法的具体步骤是： 

A、基本参数数据准备；

B、天线采集数据准备；

C、反演计算数据预处理；

D、目标反演空间单元回波比迭代计算； 

E、转换为目标空间单元电特性值输出多色彩成像。

本发明所采用的基于微波近场的曲面径向迭代方法，其特点在于：在乳房圆周探测点设置数量较少（最少不低于8个探测点）的条件下，基于探测波阵面的曲面特点，对探测空间的目标位置和目标单元的电特性常数（介电常数）值作合理的估计。可以用于确定早期乳腺肿瘤的位置。 

当探测的虚拟粒子沿曲面法线方向通过探测空间记录沿途遇到的所有的单元信息，比虚拟粒子沿天线正方向传播的直线路径探测记录到的空间单元要多，携带的信息存在着大量的冗余。本方法就是利用曲线探测携带的冗余信息，大大的减少探测点的数目同时不降低对小于顶径 10mm 乳腺肿瘤的探测能力。 

在实际的乳腺癌微波探测感知系统（Breast  tumor  microwave  sensor  system --- BRATUMASS ）系统中。仿真数据显示，10mm以下的肿瘤（介电常数值一般高于50）明显改变探测电磁场分布。 

本发明适用于有限目标空间边界上采用较少（最少不低于8点）探测点时，目标空间的组织电特性（介电常数）分布反演计算。可以适用于乳房等近半球形空间内的肿瘤探测和其他任意形状空间内的人体组织电特性（介电常数）存在差异的空间内的分布计算。 

附图说明

图1A是6mm肿瘤电场分布的示意图之一。 

图1B是6mm肿瘤电场分布的示意图之二。 

图2为实际的近场乳腺肿瘤检测计算软件界面。 

图3A为天线探测示意图。 

图3B为探测点的位置标定方式的示意图。 

图4为微波反射成像几何示意图。 

图5为本发明的计算操作流程图。 

图6为采样数据输入软件操作界面图。 

图7为适用本方法的模型空间成像效果示意图。 

图8为一实例数据分析右乳偏外上方纤维腺瘤 8*5mm计算结果示意图。 

具体实施方式

以下结合附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。 

本发明的利用径向迭代算法的微波近场肿瘤检测方法的主要步骤是：