一種雙通道腫瘤超寬帶信號提取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙通道腫瘤超寬帶信號提取方法，該方法采用的天線陣列為線型天線陣列，包括：將線型天線陣列首先置于第一處，采用各個天線交替作為收發(fā)天線測量腫瘤回波反射信號，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為基準(zhǔn)信號；將線型天線陣列平移至第二處，重復(fù)步驟1的操作，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為檢測信號；對于每組檢測信號，將其與相對應(yīng)的基準(zhǔn)信號相減,得到相減信號；根據(jù)相減信號進(jìn)行雙通道腫瘤信息提取，并進(jìn)行2次腫瘤信息成像。本發(fā)明能夠在同一次檢測中，提供額外的一組特征靶信號，較以前的檢測方法增加了一倍的特征靶信號數(shù)量。
【專利說明】一種雙通道腫瘤超寬帶信號提取方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種腫瘤超寬帶無線檢測信號提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳腺腫瘤是女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤疾病，死亡率居婦女惡性腫瘤死亡率之首。早期乳腺腫瘤的診斷對于提高乳腺病的治療率以及患者的遠(yuǎn)期成活率都具有決定性意義。超寬帶微波檢測乳腺腫瘤技術(shù)具有對人體傷害小，成像速度快，檢測結(jié)果精度高等優(yōu)點(diǎn)。然而，現(xiàn)有超寬帶檢測技術(shù)需要多組收發(fā)天線依次或同時工作，成像時需要濾除信號中非靶信號的干擾，其技術(shù)特點(diǎn)決定超寬帶檢測設(shè)備需具有能精確定位腫瘤信息的天線陣列以及可濾除非腫瘤靶信號的腫瘤特征信號提取技術(shù)。首先，覆蓋于乳房的天線陣列制造精度要求較高，過少的收發(fā)天線對數(shù)無法完成腫瘤的精確定位；天線過多相互干擾較強(qiáng)，同時增加了檢測技術(shù)的成本耗費(fèi)，超寬帶檢測技術(shù)迫切需要一種高效的腫瘤信號提取算法，保證定位精度的同時減少天線陣列中天線數(shù)目。其次，單次檢測無法完成非靶信號的濾除，傳統(tǒng)的有腫瘤模型檢測信號與無腫瘤模型檢測信號相減以提取腫瘤特征信號的算法僅限于模擬仿真中，在實(shí)驗(yàn)中無法運(yùn)用，故腫瘤特征靶信號的提取算法對超寬帶檢測技術(shù)意義重大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠較好地濾去噪聲，方便快捷地在超寬帶腫瘤檢測實(shí)驗(yàn)中提取信號的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0004]一種雙通道腫瘤超寬帶信號提取方法，該方法采用的天線陣列為線型天線陣列，包括若干個間隔均勻分布在一條線上的天線，在信號采集的時候，天線陣列沿著與線型方向垂直的方向平移，該方法包括下列步驟:
[0005]I)將線型天線陣列首先置于第一處，采用各個天線交替作為收發(fā)天線測量腫瘤回波反射信號，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為基準(zhǔn)信號；
[0006]2)將線型天線陣列平移至第二處，重復(fù)步驟I的操作，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為檢測信號；
[0007]3)對于每組檢測信號，將其與相對應(yīng)的基準(zhǔn)信號相減，得到相減信號；
[0008]4)根據(jù)相減信號進(jìn)行雙通道腫瘤信息提取，當(dāng)對相減信號進(jìn)行第一次腫瘤信息成像，將第二處作為成像天線位置時，相減信號中源于第一處的腫瘤波形被看做噪聲，只有源于第二處的腫瘤波形能共焦成像；對相減信號進(jìn)行第二次腫瘤信息成像，將第一處作為成像天線位置時，相減信號中源于第二處的腫瘤波形被看做噪聲，只有源于第一處的腫瘤波形能共焦成像。
[0009]本發(fā)明具有雙通道信號提取的特點(diǎn)，能夠在同一次檢測中，提供額外的一組特征靶信號，較以前的檢測方法增加了一倍的特征靶信號數(shù)量?？捎行p少天線陣列中收發(fā)天線對數(shù)，簡化天線制作過程，降低設(shè)備成本。該提取算法無需無腫瘤參照模型，針對人體乳房一次檢測即可提取腫瘤特征信號，較大程度提高了檢測效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1 (a)線型天線陣列位于y=45mm處的示意圖；
[0011]圖1 (b)線型天線陣列位于y = 60mm處的示意圖；
[0012]圖2乳房模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3 (a)y=45mm處,Al發(fā)射,A6接收波形(b)y=60mm處,Al發(fā)射,A6接收波形(C)提取腫瘤特征信號波形；
[0014]圖4天線位置y=60mm成像結(jié)果；
[0015]圖5天線位置y=45mm成像結(jié)果；
[0016]圖6雙通道成像結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在超寬帶微波檢測乳腺腫瘤實(shí)驗(yàn)中，將線型陣列天線覆蓋于乳房模型之上。線型天線陣列如圖1所示，乳房模型如圖2所示。乳房模型從上至下依次為空氣層、皮膚層、月旨肪層和胸骨層，其中脂肪組織中包含一個腫瘤和四個腺體組織。線型天線陣列緊貼皮膚排列于乳房模型之上。天線陣列包含6個天線，并可以在y方向上隨意移動。腫瘤特征靶信號提取采用天線Al~A6交替作為收發(fā)天線測量腫瘤回波反射信號，并對多組回波信號進(jìn)行信號處理，提取腫瘤特征靶信號，精確定位腫瘤位置。具體實(shí)施過程如下:
[0018]1)將線型天線陣列排布于皮膚與空氣層的交界面處如圖2所示，天線陣列首先移動至y=45mm處,如圖1 (a)所示。天線Al發(fā)射超寬帶信號時,天線A2~A6接收腫瘤回波信號。A2發(fā)射時，A1、A3、A4、A5、A6作為接收天線。依此類推，完成整個檢測過程，共計30組信號。將天線于y=45mm處獲取的30組信號作為基準(zhǔn)信號。
[0019]2)將線型天線陣列沿y方向移動至y=60mm處,如圖1 (b)所示。重復(fù)步驟I的檢測操作，得到30組含有腫瘤位置信息的回波信號。
[0020]3)將天線陣列于y=60mm處的30組信號與位于y=45mm的30組信號對應(yīng)相減，即可消除皮膚層，肋骨層的反射干擾信號。可以進(jìn)行單通道的腫瘤特征信號提取，提取的腫瘤信息如圖3 (c)中方框2所示，此時的腫瘤信息對應(yīng)的檢測天線位置為y=60mm處。
[0021]4)進(jìn)行第二個通道的腫瘤特征信號提取，以y=60mm處的30組檢測信號作為基準(zhǔn)信號，其中包含皮膚層，肋骨層的反射信號。將y=45mm處的30組檢測信號作為腫瘤的定位信號。在圖3中如方框I所示，又確定一組腫瘤的信息。此時的腫瘤信息對應(yīng)的檢測天線位置為y=45mm處。
[0022]5)使用兩個通道下提取的腫瘤特征信號進(jìn)行成像處理，可精確定位腫瘤位置。較單通道信號提取算法，節(jié)約了一半的檢測信息量，較大程度提高了檢測效率，降低天線密集度。
[0023]為驗(yàn)證超寬帶微波檢測系統(tǒng)中的腫瘤特征靶信號雙通道提取方法的高效性，采用圖2所示的乳房模型進(jìn)行信號提取實(shí)驗(yàn)。模型尺寸設(shè)定為90mmX90mmX90mm，天線陣列緊貼皮膚排列。直徑為5mm的腫瘤位于(45，45，45)位置處。圖3 (a)、圖3 (b)為天線陣列位于y=45mm和y=60mm處的Al發(fā)射,A6接收的基準(zhǔn)信號和腫瘤位置信號,兩者相減后得到圖3 (c)中的腫瘤特征信號。圖3 (c)中對兩個峰值進(jìn)行了標(biāo)識，當(dāng)設(shè)定成像算法中成像天線位置為y=60_時，標(biāo)識2中的峰值為該天線位置對應(yīng)的腫瘤特征信息，而標(biāo)識I中的峰值不為y=60_時的腫瘤信息，成為干擾信息，被摒除掉。相反，當(dāng)設(shè)定成像算法中成像天線位置為y=45mm時，標(biāo)識I中的峰值為該天線位置對應(yīng)的腫瘤特征信息，而標(biāo)識2中的峰值不為y=45mm時的腫瘤信息,成為干擾信息,被摒除掉。首先按y=60mm為天線位置使用成像算法對30組信號進(jìn)行成像處理，成像結(jié)果如圖4所示，圖4中雖可準(zhǔn)確顯示腫瘤位置，但上部出現(xiàn)干擾嚴(yán)重的亮點(diǎn)。 然后按y=45mm為天線位置進(jìn)行成像，成像結(jié)果如圖5所示，圖5中腫瘤位置上方出現(xiàn)干擾。將兩組成像結(jié)果疊加再次成像，結(jié)果如圖6所示，干擾相對腫瘤減弱，突出了腫瘤信息，優(yōu)化了成像效果。實(shí)現(xiàn)了超寬帶腫瘤檢測的特征靶信息雙通道提取。
【權(quán)利要求】
1.一種雙通道腫瘤超寬帶信號提取方法，該方法采用的天線陣列為線型天線陣列，包括若干個間隔均勻分布在一條線上的天線，在信號采集的時候，天線陣列沿著與線型方向垂直的方向平移，該方法包括下列步驟: 1)將線型天線陣列首先置于第一處，采用各個天線交替作為收發(fā)天線測量腫瘤回波反射信號，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為基準(zhǔn)信號； 2)將線型天線陣列平移至第二處，重復(fù)步驟I的操作，采集多組回波信號，將所獲取的多組信號作為檢測信號； 3)對于每組檢測信號，將其與相對應(yīng)的基準(zhǔn)信號相減，得到相減信號； 4)根據(jù)相減信號進(jìn)行雙通道腫瘤信息提取，當(dāng)對相減信號進(jìn)行第一次腫瘤信息成像，將第二處作為成像天線位置時，相減信號中源于第一處的腫瘤波形被看做噪聲，只有源于第二處的腫瘤波形能共焦成像；對相減信號進(jìn)行第二次腫瘤信息成像，將第一處作為成像天線位置時，相減信號中源于第二處的腫瘤波形被看做噪聲，只有源于第一處的腫瘤波形能共焦成像。
【文檔編號】A61B5/00GK103908228SQ201410052956
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】肖夏, 王梁, 徐立 申請人:天津大學(xué)