基于频谱图像灰度共生矩阵的无损测温方法

本文提出了一种基于哈达玛变换的频谱图像灰度共生矩阵(Hadamard-GLCM)的高强度聚焦超声治疗无损测温方法。利用高强度聚焦超声辐照新鲜离体猪肉组织,获取辐照前后的B超图像的减影图像,采用Hadamard变换对其进行处理,获取频谱图像,将频谱图像的灰度共生矩阵惯性矩作为反应温度变化的信息参数。实验表明:不仅单组数据的Hadamard-GLCM惯性矩(HGMI)和温度能很好的线性拟合,而且多组数据的Hadamard-GLCM惯性矩与温度也成近似的线性关系,而且斜率非常接近,拟合度更接近1,误差小,对温度的分辨能力高,容错能力强,与传统的测温方法相比有着明显的优势,能为HIFU治疗过程中的无损测温提供有效的实时依据。     

蒙特卡罗模拟多束光辐照下生物组织中的光吸收分布

用蒙特卡罗方法模拟了均匀分布光和高斯分布光在生物组织内的传播。通过比较单束以及多束均匀分布光和高斯分布光照射下组织内的光子能量分布规律,分析了不同光源和光斑大小对光吸收分布的影响。结果表明:与均匀光束比较,高斯光束辐照时,激光能量较为集中,但侧向传播范围较窄。在总功率相同的情况下,使用单束大功率宽光源与多束功率较小的小光斑光源均能明显地增大光的侧向传播距离,但使用多束功率较小的小光斑光辐照时生物组织中的最大光吸收率增大。多束组合光源光束间距对光吸收分布影响很大。     

两种不同聚焦超声源对生物媒质加热作用的比较

计算了凹球面自聚焦超声源和聚焦高斯超声源在生物媒质中产生的声场及温度场,并对其主要特征进行了分析。比较了不同条件下此两种聚焦超声源用于热疗时的有效治疗区及声焦点处的升温快慢,揭示了它们对生物组织加热作用的差异,证实最大温升主要取决于最大声吸收率。     

基于B超图像评价HIFU治疗剂量对组织损伤程度的影响

基于B超图像分析HIFU治疗中辐照剂量、组织凝固性坏死区域和图像参数之间的关系。通过对高强度聚焦超声辐照新鲜离体组织前后获得的B超图像做数字减影处理,计算图像灰度平均值,同时切片观察并记录生物组织的凝固性坏死区域大小,在此基础上得到大批量数据的统计特性。结果表明：辐照剂量、组织凝固性坏死区域与B超图像灰度平均值在一定范围内成正相关性;当凝固性坏死区域增大到一定程度时,B超图像灰度平均值不再增大,而是呈无规律分布。B超图像灰度可反映组织损伤程度,为实时监控HIFU治疗效果提供依据。     

基于HIFU回波信号和多尺度模糊熵的生物组织变性识别研究

为了解决高强度聚焦超声（HIFU）治疗中的监测问题,在无需引入其他监测源的情况下,通过研究HIFU回波基波与二次谐波的多尺度模糊熵（MFE）,提出了一种生物组织变性辨析新方法。HIFU回波信号通过谱减法去噪后,利用信息散度优化的变分模态分解（KLD-VMD）提取其基波与二次谐波分量,然后结合基波与二次谐波的MFE对组织进行变性识别,并使用等错误概率（EER）评价了该方法的有效性。最后,研究还比较了KLD-VMD与VMD、经验模态分解（EMD）和固有时间尺度分解（ITD）等其他分解方法,结合MFE分析了其辨析变性组织的能力。试验结果表明：基于KLD-VMD和MFE的组织变性识别其EER达到5.1%,相较于其他方法表现出了更好的识别效果;结合基波和二次谐波的识别结果比使用单一特征参数更好。该研究为HIFU治疗提供了一种新的监测方法,具有潜在的实际应用价值。     

生物组织中有限束宽光吸收的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗法模拟了有限束宽均匀分布和高斯分布光在生物组织中的传播,分析了生物组织的光学参数及光源特性对光吸收分子的影响,结果表明：只要有效光吸收系数增加,最大光吸收率就会增加,光的侧向传输能力主要依赖于光的有效散射,光束宽度增加,辐照范围加宽,高斯光束的吸收分布的梯度更大。     

光声结合用于生物组织成像的研究进展

光声结合为生物组织层析成像提供了一种新的有效的手段。这种新方式克服了传统成像技术的一些不足,能获得更多的信息。本文总结了该领域三个主要研究方向的工作,同时分析了目前存在的问题。     

生物组织超声散射系数与温度相关性的研究

在随机起伏介质超声散射理论基础上,根据生物非均匀介质中声波动方程,推导出散射系数与温度的关系,然后分别采用了回波直接截取、经验模态分层（EDM）两种方法进行实验验证分析.结果表明超声散射系数与温度有依次递增的对应关系,可以运用它从超声回波信号中有效地提取组织温度信息.经验模态分层法的数据处理结果一致性要好些,总体趋势更接近理论分析.