论文部分内容阅读
微波消融是治疗肝细胞癌的重要手法。随着消融过程中热量的积累,生物组织的非线性会增强。基于这个特征,可以使用超声谐波包络信号的定量参数成像来监测微波消融组织,以提高监测结果的有效性。本研究提出了一种利用热损伤组织的超声二次谐波包络信号Nakagami参数成像的方法来改善微波消融监测。首先利用高通滤波器对超声回波射频信号进行滤波以产生二次谐波分量。然后通过窗口化包络信号估计Nakagami概率分布的分布参数值。最后使用窗口调制复合成像算法合成Nakagami参数图像。在实验过程中,利用CREANUIS非线性超声仿真模拟器得到的基/谐波超声包络信号来估计Nakagami概率分布的参数,以评估基/谐波Nakagami分布参数在不同非线性介质中的变化情况。然后利用来自恒温水浴加热新鲜猪肝组织的二次谐波分量计算谐波射频信号的频谱以及谐波包络信号的Nakagami分布参数值,以评估温度变化对组织的影响情况。最后采集经微波消融至不同时间的猪肝样本的二次谐波超声包络信号,利用窗口调制复合Nakagami参数成像来评估微波消融的监测性能。实验结果表明超声谐波包络信号的Nakagami分布参数随着加热组织的非线性增加呈现出相互分离且增加的趋势。在反映Nakagami缩放参数的B超图像以及彩色编码的Nakagami形状参数图像中,谐波分量获得的图像结果对热损伤区域的可视化程度和监测精度均优于基波分量获得的图像结果。统计5次实验结果可以得到,利用超声谐波包络复合Nakagami参数成像获得的椭圆形热损伤区域的长轴和短轴的归一化均方根误差分别为0.073+0.56和0.085± 0.74,归一化均方根误差值比基波成像分别少0.052和0.090。谐波参数图像测量误差的均值及标准差分别为6.1±3.1%和6.9±3.7%,其平均误差比基波包络参数图像中的测量结果小6.0%和9.2%。综上所述,二次谐波超声包络信号对生物组织随着温度的升高而增加的非线性十分敏感。因此,基于二次谐波包络信号的窗口调制复合Nakagami形状参数成像可以改善对微波诱导热损伤程度和面积的监测性能。该技术可以为临床微波消融手术治疗过程提供更好的监测和评估方案。