[发明专利]一种微波近场医学体检测方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波近场医学体检测方法及其应用，属于医疗微波近场医学检测方法类。

背景技术

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。目前，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对妇女乳腺病变的检查仍然采用X光、CT或核磁共振技术或其它更为落后原始的技术手段。虽然X光、CT或核磁共振技术的应用为这种病变的诊断提供了较为理想的结果，但是也存在对人体健康组织的伤害。因此，如何在保证检测结果的准确性的前提下，最大限度地减少对人体正常组织细胞的伤害，是妇女乳腺病变检查中需要解决的课题。

在本人对微波技术的研究中，发现UWB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。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种应用微波三维成像技术确定乳腺肿瘤三维电磁场参数，构筑成像平台，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。

这种微波近场医学体检测方法，其特征在于：用有限元共焦成像法通过时域差分法提取直达波和散射波之间的相关性信息，对成像区域进行有限元分割，然后计算每个天线到每个网格的时延，得到符合三维轨迹曲面方程的网格组，根据多个轨迹相交后网格组的叠加情况，确定妇女乳腺早期肿瘤所在的位置。

其主要步骤是：

A、参数及成像区域的初始设定：因人而宜地设定检测乳房半径R；扫描次数N和网格数gNum；

B、收发天线位置的改变：使用一个发射天线和两个接收天线，天线阵可以轴心旋转或上下移动，以便在不同位置处获得直达波和散射波的回波差拍信号，并依此结果建立轨迹方程；

C、通过回波差拍中频信号获取时延：采用时域差分法对接收天线收到的直射信号和散射信号进行处理，得到叠加差拍后输出的中频信号，分析零频附近的两处频率瞬变点，得到其中所包含的关于肿瘤位置等的信息；

D、对每个有限元单元进行扫描：

依据被划分成的gNum×gNum×gNum/2个网格后，计算出每个网格的中心点位置，由发射天线和接收天线的位置，推算出信号在皮肤层-乳房组织分界面的折射点，并分别得出信号在皮肤层和乳房组织中的传播距离；再根据不同介质中电磁波的传播速度，分别计算出直达波的传播时间以及信号经肿瘤散射前、后的传播时间；比较所求得的直射波与散射波之间的时间差，以及实际系统中获得的回波差拍信号的时延Δt，判断是否满足肿瘤分布的三维轨迹曲面方程；

E、多色彩成像：通过成像算法采用不同成像色彩来标识乳腺肿瘤的存在与否。

根据以上技术方案提出的这种微波近场医学体检方法，与现在普遍使用的X光、CT或核磁共振技术而言，不仅能可靠地确定妇女早期乳腺肿瘤的三维空间位置，而且对人体的伤害小很多。

附图说明

附图1为本发明的操作流程图；

附图2为适用本方法的模拟成像效果示意图；

附图3为共焦成像原理图；

附图4为发射信号、接射信号与差拍信号的示意图；

附图5为小波变化五层分解后得到的时差示意图；

附图6为折射点计算示意图；

附图7为成像象限示意图；

附图8为平面成像效果示意图；

附图9为附图8的局部放大图。

图中1-监测到的肿瘤  2-虚警点  3-发射天线  4-接收天线5-目标物

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。