基于光声、超声与弹性成像技术相结合的早期乳腺癌检测研究

Breast cancer is one of the most common malignant tumor among women in the world, early diagnosis of breast tumor is essential to decrease the cancer-related mordality. Therefore, early breast tumor detection technology has a highlight of medical imaging community all over the world.The proposer is engaged in the fast muilti-element photoacoustic imaging and the applications in biological and medical fields, and have obtained some results about imaging systems and reconstruction algorithms. In order to improve diagnostic specificity and prognostic indicators for breast cancer at the early stage,the project will develop a integrative imaging system based on the traditional B-mode ultrasound system,designing a hydride scanning head that can be used for photoacoustic imaging,ultrasound and elastic imaging simultaneity. this system can provide not only the information about the anatomical structure of breast cancer,but also the information about the microvascularization inside or around the breast tumor and the information about the tissue elasticity.The technology can greatly enrich the information of the traditional ultrasound imaging, and provide more powerful evidence for diagnosis of the breast caner at the early stage.

乳腺癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一,其早期诊断对提高治疗的成功率和患者的远期存活率具有非常重要的意义，因此，早期乳腺癌检测已成为当前国内外医疗影像界的一个研究热点。申请人一直致力于无损快速多元光声成像技术及其在生物医学领域的应用研究，在成像系统及重建算法方面作了一些开拓性研究工作，取得了一定的研究成果。在此基础上，本项目计划发展一套集超声成像、光声成像和弹性成像于一体的早期乳腺癌成像系统，设计能同时进行光声、超声和弹性成像的一体化探头。采用分频技术和图像融合技术该系统能够方便进行超声、光声和弹性成像检测，可同时获取反映乳腺癌组织断层结构信息的超声图像、反映光吸收特性的光声图像以及反映乳腺组织硬度差异的超声弹性图像。此方法丰富了传统超声成像的信息，为乳腺癌的早期检测提供更多的有力依据。

乳腺癌发病率全球居上升趋势，严重威胁女性的健康，因而早期发现和诊断乳腺肿瘤显得越来越重要。为了能实现乳腺癌的早期诊断，本研究项目按照项目计划书的研究内容和研究进度进行较为全面的基础性的研究，研究内容主要分为以下三个部分：一、算法研究。主要进行了基于线性阵列探测器的多元迭代重建算法、基于环形阵列探测器的光声重建算法、基于面阵探测器的三维成像算法、基于小波变换的去噪声算法、图像融合算法等方面的研究工作，并且附加了相应的基于Matlab编写的程序；二、成像系统研究。搭建了基于数字超声系统的多元光声成像系统、基于环形阵列探测器的快速多元光声成像系统、基于手持式一体化探头的光声成像系统、光声粘弹系数成像系统，并进行成像研究，取得了一定的研究成果；三、实验研究。对裸鼠种植的乳腺肿瘤进行了光声和超声成像实验研究。本项目的基础性研究对多参量成像技术的发展以及对乳腺癌的早期发现和诊断具有积极的意义。