[发明专利]一种检测乳腺多发肿瘤的超宽带微波成像方法

说明书

所属技术领域

本发明生物医学检测技术领域，涉及一种微波成像方法。

背景技术

乳腺肿瘤是女性发病率最高的恶性肿瘤疾病，死亡率居妇女恶性肿瘤死亡率之首。早期乳腺肿瘤的诊断无疑对于提高乳腺病的治疗率以及患者的远期成活率都具有决定性意义。目前常用的早期乳腺癌的检测方法包括乳腺X线摄影术、超声波影像技术、计算机断层扫描、核磁共振成像技术、热成像检测等，但诸多方法均存在一定的缺点，如对人体产生辐射伤害、成像对比度低、费用较高等。超宽带电磁波检测乳腺癌的原理在于不同生物组织对电磁波的吸收、反射及透射特性不同，使得天线发射的脉冲信号在乳腺组织中传播时所产生的电磁场能够反映恶性组织的丰富信息。同时超宽带微波信号具有辐射功率低、目标信息携载量大、提供毫米级定位和检测成本较低等优点，能作为早期乳腺检测的常规手段。在现阶段的早期乳腺肿瘤超宽带微波检测研究中，人们大多数只关注了单肿瘤的情况。而在临床研究中发现，肿瘤的多发现象也普遍存在。常规的单肿瘤检测方法在应用到多肿瘤情况时，就可能出现一些问题，比如误诊漏诊等。因此，如何有效地检测多肿瘤存在的情况成为该技术应用于临床检测的关键。常规的检测方法是将天线阵排布在整个乳房表面，并将所有天线收集到的信息进行成像处理。然而，由于不同肿瘤在乳房中的深度不同，其周围组织的介电特性不同，导致不同肿瘤返回的信号响应强度不在一个等级。这样，有的肿瘤信号就会被成像算法当作噪声处理掉，无法在图像中显示出来。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种方便、快捷、有效地检测的乳腺多发肿瘤的超宽带微波成像方法。该方法利用分步渐进式处理的方法，首先利用常规方法进行初步判断，然后再利用部分天线形成阵列，聚焦在疑似肿瘤处进行确认，最后利用优化算法提高图像的清晰度以辨认肿瘤的位置。利用该方法实现了对乳腺多发肿瘤情况的超宽带微波检测。本发明的技术方案如下：

一种检测乳腺多发肿瘤的超宽带微波成像方法，包括下列步骤：

1)将天线阵列覆盖在整个乳房，设总共有N个天线，在探测过程中，令其中一个天线发射高斯脉冲信号，其余N-1个天线接收信号，重复该过程，使得每个天线都进行一次信号发射，将收集到的信号利用共焦算法成像，得到初步诊断图像；

2)基于初步诊断图像，选出能量高于所设定阈值的像素点位置，将其作为疑似肿瘤区，设总共有I个疑似肿瘤区；

3)对于被选出的每一个疑似肿瘤区，根据像素点坐标值，找出疑似肿瘤区的中心点，设点Pi为其中某疑似肿瘤区域的中心点；

4)计算天线阵列里的每个天线到Pi的距离，取其中最小的一个值，将此最小值对应的天线阵元令为Amin；

5)以Amin为中心，向周围选取足够多的天线组成阵列，该阵列中的天线须满足以下条件：以Pi点为顶点，任意两个天线形成的夹角α应在60°到90°之间；

6)使用上一步中满足条件的天线阵列，这一天线阵将对准某个疑似肿瘤位置，设这个部分天线阵有M个天线阵元，重复步骤1）中的方法，令其中一个天线发射信号，其余M-1天线接收信号，并使得每个天线都发射一次，将M元天线阵得到的信号利用共焦成像算法处理，确认该疑似肿瘤区是否存在肿瘤，若存在肿瘤，则确认该区为肿瘤区；

7)对所有的疑似肿瘤区都重复步骤4）～6）进行处理，确认是否为肿瘤区；

8)对已确认的肿瘤区采用比共焦算法成像更为精确的成像算法进一步成像，得到低噪声高清晰度的图像，从中辨认出肿瘤的位置。

作为优选实施方式，所述的检测乳腺多发肿瘤的超宽带微波成像方法，设天线阵列里的第n个天线An坐标为Pi点的坐标为第5）步中，夹角α的计算公式如下：

Aq分别为阵列中任意两个天线，分别为Ap,Aq到Pi的距离。