恶性肿瘤是严重危害世界人类身心健康的三大疾病之一,而化疗是目前临床上治疗恶性肿瘤的主要手段之一,肿瘤化疗疗效的早期评价对肿瘤治疗具有重要意义。肿瘤细胞死亡及其死亡后组织微结构的改变已经成为早期评价的重要靶点。近几十年的研究表明,超声组织定征是观察组织微结构的最有前景的技术之一,可实现亚像素等级的观察,从而可实现对肿瘤化疗早期疗效评价。本文针对传统的肿瘤化疗疗效评价方法的缺陷,提出了利用超声背散射RF信号进行频谱分析,间接测量组织微结构的改变,从而能在化疗早期有效评价肿瘤化疗疗效,有利于肿瘤化疗方案的个性化制定。论文的主要内容包括:1、设计并开发了一个能用于肿瘤化疗早期疗效评价的医学临床应用系统,提出了一种无损、低成本、无创的能实现早期疗效评价的影像学方法。2、采用周期图法对RF信号进行功率谱估计,为了减少系统参数设置对分析结果的影响,利用反射钢板的回波频谱对肿瘤组织的RF信号功率谱进行归一化处理,再进一步对归一化谱进行直线拟合,提取与组织微结构密切相关的谱特征,包括斜率、截距、中频幅度、散射体半径,结果表明通过频谱特征能反映组织微结构的改变。3、为了进一步提高超声背散射RF信号定征组织的有效性,尝试了基于AR模型的方法进行功率谱估计,再用上述方法进行频谱特征提取,同时增加了基于AR倒谱估算平均散射体间隔特征值,结果表明了AR模型的谱估计和特征提取能减小谱特征的方差,能更有效地反映组织微结构。4、针对归一化功率谱的直线拟合,采用了最小二乘法回归分析和稳健回归分析的直线拟合,通过拟合线特征值进行对比分析,结果表明这两种方法的有效性基本一致。5、基于上述分析,选取有效特征值组合成特征集,并采用了标准化欧氏距离来度量治疗组和对照组样本的相似性,发现这两组的类内样本相似性高,类间样本相似性低,结果表明了基于超声RF信号频谱分析的肿瘤化疗疗效早期评价方法是有效的。我们开发的早期疗效评价系统已经在中山大学附属肿瘤医院试用了两年,用于肿瘤化疗疗效评价的科学研究。