發(fā)布時(shí)間：2021-01-06 02:44

　　高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）常被用于治療癌癥腫瘤,而治療部位位于皮下不能直接通過肉眼進(jìn)行觀測,研究高強(qiáng)度聚焦超聲治療過程監(jiān)控對確保治療安全和高效有重要意義。本文搭建了高強(qiáng)度聚焦超聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),探索通過分析生物組織散射的超聲回波信號(hào)來對手術(shù)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行檢測。論文主要工作有:1.由于光纖水聽器采集的超聲信號(hào)中含有噪聲,本文提出用多迭代變分模態(tài)分解（MIVMD）對生物組織產(chǎn)生的超聲背散射信號(hào)進(jìn)行去噪處理。采集到超聲回波信號(hào)中生物組織的超聲背散射信號(hào)只占整個(gè)信號(hào)的一小片段,直接對超聲背散射信號(hào)進(jìn)行模態(tài)分解處理會(huì)影響去噪效果,因此在去噪之前需要依據(jù)生物組織切片、信號(hào)的采樣頻率與信號(hào)頻率,從采集的信號(hào)中截取目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生的超聲背散射信號(hào)。文中使用仿真信號(hào)比較了MIVMD與EMD和VMD之間的差別,結(jié)果表明本文提出的MIVMD選擇重構(gòu)后能更好地去除信號(hào)中的噪聲。2.對散布熵（DE）進(jìn)行復(fù)合化與多尺度化的改進(jìn),提出將復(fù)合多尺度熵（CMDE）作為超聲背散射信號(hào)的特征。使用仿真信號(hào)分析了多尺度化與復(fù)合多尺度化兩種改進(jìn)方式之間的穩(wěn)定性差異,同時(shí)分析了信號(hào)長度對兩種改進(jìn)方式穩(wěn)定性的影響。計(jì)算經(jīng)過MIVMD處理后實(shí)... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接示意圖

碩士學(xué)位論文8過觀察B超掃描儀確定擊打區(qū)域以便實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行切片觀察豬肌肉組織是否變性。輻照的同時(shí)對豬肌肉組織產(chǎn)生的超聲背散射信號(hào)進(jìn)行采集。由于輻照的進(jìn)行，豬肌肉組織的溫度將不斷的升高，豬肌肉也將逐漸的產(chǎn)生變性，根據(jù)熱敏溫度計(jì)記錄不同溫度下采集的豬肌肉組織的超聲背散射回波信號(hào)。信號(hào)采集溫度不超過90攝氏度。圖2.2為經(jīng)過擊打后，變性豬肌肉的切片圖。圖2.2經(jīng)過HIFU輻照后的豬肌肉組織切片圖2.2超聲背散射信號(hào)獲取通過光纖水聽器采集到的超聲信號(hào)，不僅僅有生物組織變性區(qū)域的背散射回波信號(hào)，還夾雜著其余的信號(hào)片段，如超聲發(fā)射時(shí)直接被光纖水聽器探頭采集到的信號(hào)，因此需要對光纖水聽器采集的信號(hào)進(jìn)行截齲由于產(chǎn)生回波的位置離探頭的距離不同，可以根據(jù)接收到回波時(shí)間對回波的來源進(jìn)行判斷，截取來自于豬肌肉的超聲背散射回波信號(hào)后再進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)中收集的超聲回波信號(hào)如圖2.3所示。圖中的線1是超聲波照射到水—豬肉界面時(shí)，由于水與豬肌肉的聲阻抗不同產(chǎn)生的較強(qiáng)回波。線2處由于超聲傳播至未變性—變性豬肌肉組織的漸變區(qū)域時(shí)，由于變性豬肌肉組織與未變性組織的聲阻抗不同而產(chǎn)生的幅度較高的回波。線3處是由于超聲傳播至變性—未變性豬肌肉組織的漸變區(qū)域時(shí)，產(chǎn)生的幅度較高的回波。同時(shí)線2與線3之間的變性組織區(qū)域反射的超神背散射回波信號(hào)的長度為500點(diǎn)，默認(rèn)聲速為1550m/s，計(jì)算得到的理論治療區(qū)域長度為19.3mm。實(shí)際的治療區(qū)域長度為17mm至20mm，因此可以認(rèn)為截取采集信號(hào)中線1至線3之間的信號(hào)作為生物組織的超聲背散射信號(hào)進(jìn)行研究是合理的。本文使用了20

基于MIVMD與超聲信號(hào)特征的生物組織變性識(shí)別方法研究9組實(shí)驗(yàn)材料，共采集超聲信號(hào)300例。圖2.3實(shí)驗(yàn)中采集的超聲信號(hào)時(shí)域圖2.3模態(tài)分解原理2.3.1固有模函數(shù)固有模函數(shù)（Intrinsicmodefunction，IMF）是一種極值數(shù)目與過零點(diǎn)數(shù)相差不超過1的一種信號(hào)，同時(shí)該信號(hào)的上下包絡(luò)線和始終為0。依據(jù)調(diào)制的表達(dá)式，定義成：tttAu))(cos()()(kkk(2.1)式中)(tk是非衰減函數(shù)，將)(tk的導(dǎo)數(shù)定義為)(tk，要求)(tk大于等于0。tA)(k的值恒大于等于0。此外包絡(luò)tA)(k和瞬時(shí)頻率)(tk的變化都比相位)(tk變化慢。即存在一短時(shí)間，使得tu)(k在時(shí)間段tt],[內(nèi)可以被視為幅度為tA)(k，頻率為)(tk的純諧波信號(hào)。2.3.2經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empiricalmodedecomposition，EMD）由Huang等人在20世紀(jì)末提出的一種數(shù)據(jù)分析方法，它能夠自適應(yīng)的將信號(hào)分解成多個(gè)IMF[28]。EMD在分解過程中不需要確定分解基函數(shù)和分解尺度，在分析非線性非平穩(wěn)信

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于變分模態(tài)分解與多尺度排列熵的生物組織變性識(shí)別[J]. 劉備,胡偉鵬,鄒孝,丁亞軍,錢盛友.  物理學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]基于功率譜信息熵與GK模糊聚類的生物組織變性識(shí)別方法[J]. 胡偉鵬,劉備,鄒孝,趙新民,錢盛友.  激光生物學(xué)報(bào). 2018(06)
[3]基于AR譜模型的超聲頻移溫度相關(guān)性[J]. 盛磊,周著黃,吳水才,丁琪瑛,曾毅.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[4]生物組織超聲散射系數(shù)與溫度相關(guān)性的研究[J]. 石東兵,錢盛友,侯建愛,明文.  激光生物學(xué)報(bào). 2013(06)
[5]HIFU治療中媒質(zhì)特性對聲聚焦影響的研究[J]. 胡愛明,錢盛友,楊林.  中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2008(01)
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[7]胃腸內(nèi)容物聲學(xué)特性測定及其對HIFU治療深腹部腫瘤時(shí)的影響[J]. 楊珺,李軍,何申戌.  中國超聲醫(yī)學(xué)雜志. 2001(09)

碩士論文
[1]超聲消融子宮肌瘤的影響因素分析及脂肪、肌肉對HIFU能量的影響[D]. 高曉倩.重慶醫(yī)科大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2959779