《微波致熱超聲成像儀研製》是依託電子科技大學,由趙志欽擔任醒目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波致熱超聲成像儀研製
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：趙志欽
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微波致熱超聲成像（MITAT）是一種非常有潛力的生物醫學成像技術，它兼有微波成像的高對比度和超音波成像的高解析度。MITAT系統發射微波脈衝，微波能被照射的生物組織吸收導致熱膨脹，進而產生超音波，然後接收這些超聲信號進行成像。這項技術利用了病變組織與正常組織的電參數的高對比度，使它們在產生超音波的強度上有很大差別，從而保證了圖像的高對比度；另外該技術接收超音波進行成像，它利用了超音波波長小的特點，從而實現成像的高解析度。這種醫學成像技術結合了微波和聲波探測的優點，因而對早期癌變組織的診斷具有極強的技術優勢。本項目通過計算數值方法對MITAT系統進行仿真，深入研究微波致熱超聲的機理，並將時間反轉鏡像技術套用於該系統的成像中，從而可以得到更高質量的圖像，在此基礎上，研發出我國首台具有初步檢測能力的MITAT系統試驗樣機，為國內該領域的研究及實際套用提供理論和技術基礎。
結題摘要
微波致熱超聲成像（MITAT：Microwave Induced Thermo-Acoustic Tomography）技術兼具微波成像和超聲成像的優點，它利用腫瘤與正常組織的電參數的高對比度實現圖像的高對比度；接收超音波進行成像，實現成像的高解析度。該技術在早期乳腺癌檢測上具有重大的套用前景。 項目深入研究了微波致熱超聲成像的機理，突破了研製MITAT系統的關鍵技術，成功研製MITAT系統，提出了多種新的成像方法，實驗研究（包括真實乳腺癌組織實驗）驗證了系統功能。項目組完成了項目總體目標和各類指標，為國內該領域的研究及套用提供了理論和技術基礎。 項目所取得的主要成果包括：（1）針對MITAT多物理場的相互作用過程，利用電磁波傳播理論結合聲波方程，首次進行三維一體化仿真計算，有效指導系統的設計和最佳化。 （2）設計並研製配有聚四氟乙烯掃描容器的矩圓過渡喇叭微波天線，並針對MITAT微弱聲信號的特點，設計並實現了感測器掃描布陣方式。 （3）研製了基於蝸輪蝸桿結構的高精度快速圓周掃描平台，實現感測器陣列在圓周方向的精確位置控制。設計並研製了針對MITAT信號特徵的大頻寬、高增益超聲前置放大器，大幅度降低了對微波源的功率需求。 （4）設計並研製電子管的微波脈衝調製器及全固態器件的小型化微波脈衝調製器，利用商用2.45 GHz磁控管可以滿足MITAT系統的微波脈衝調製需要。 （5）設計並研製MITAT系統所需的系統控制器和信號處理平台，實現了各子系統的精確自動控制和熱聲信號的快速採集。 （6）提出多種成像方法，包括：首次將PSTD-TRM(PSTD: Pseudo-Spectral Time Domain; TRM: Time Reversal Mirror)方法用於MITAT的成像中；提出了FMM-TRM（FMM：Fast Marching Method）方法，解決了弱非均勻媒質中的目標成像問題；提出了基於CS（Compressed Sensing）的MITAT方法，大幅降低了採樣率，提高了成像效率。 （7）成功研發我國首台具有熱聲成像能力的MITAT系統樣機，進行了不同臨床分期的乳腺癌組織的實驗研究，為MITAT的臨床套用奠定了基礎。 通過該項目研究，申請專利7項，（已授權2項），發表論文30篇（含已錄用），其中SCI論文14篇。
