基于环形阵列换能器的乳腺超声透射式层析成像方法研究

Breast cancer has been seriously endanger women’s health, and has become a major public health problem in china. The early diagnosis of breast cancer is the key for increasing cure incidence and survival incidence. However, low specificity of conventional B-mode ultrasonography leads to bottleneck problem in differentiating between benign and malignant breast lesions. The recent studies have shown that the cancer cell invasiveness can lead to considerable changes in soft tissue structure, modifying its acoustic properties. Thus measurement of acoustic characteristics has become one of frontier research fields in medical ultrasound imaging and used as a new tool of evaluating of breast lesion classification. Be aimed at the special structure of human breast , this project develops a transmission-mode computed tomography method , based on annular array transducer, thereby acoustic characteristics of breast tissue are accurately obtained. The major researchs of this study include: ① The configuration of annular array transducer; ②The implementation of transmission-mode computed tomography; ③The acceleration using compressive sensing technology and GPU technology ④By our own ultrasound imaging system, the study is aim to verify the feasibility and effectiveness of this project via phantom experiment and clinical trials. It can be anticipated that the accomplishment of this project can provide new diagnostic method for early lesions of breast disease.

乳腺癌是危害我国女性健康的重大公共卫生问题，早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键，但传统B超结构成像存在检测特异性差的瓶颈问题。最新研究表明，乳腺癌变组织的声学特性会发生显著变化，利用显示组织声学参数的影像信息对乳腺肿瘤进行评估，是医学超声影像技术新的研究前沿之一，对乳腺疾病的临床早期诊断具有重大应用潜力。本项目针对人体乳房的特殊结构，拟基于环形阵列超声换能器，研究透射式层析成像方法，实现对乳腺组织声学参数的精确测量，具体包括：①研究高效的环形阵列超声换能器的配置方法；②研究精准的超声透射式层析成像方法；③研究实时的压缩感知和GPU双重加速实现方法；④依托自主研制的超声电子系统，将算法集成到系统平台，通过体模、离体动物实验、临床样本实验、其它影像学手段和病理检测结果进行对比性验证，探讨其在乳腺疾病的病理研究和诊断治疗中的应用价值。本项目的实施将为乳腺疾病的早期诊断提供新方法和新依据。

乳腺癌是危害我国女性健康的重大公共卫生问题，早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键。最新研究表明，乳腺癌变组织的声学特性会发生显著变化，利用显示组织声学参数的影像信息对乳腺肿瘤进行评估，是医学超声影像技术新的研究前沿之一，对乳腺疾病的临床早期诊断具有重大应用潜力。超声透射式层析成像是一种对生物组织的声速、声衰减等声学参数进行成像的新型超声影像技术。本项目研究基于环形阵列超声换能器的超声层析成像技术，研制用于乳腺癌筛查与诊断的超声层析成像仪器，具有广阔的临床应用前景。.本项目依据“理论研究→算法实现→临床实验验证→系统集成和优化”的应用基础性研究思路，结合项目执行过程中的实际情况，研究计划制定为：①研究高效的环形阵列超声换能器的设计、制备和配置方法；②研究精准快速的超声透射式声速、声衰减重建算法；③依托与合作单位华中科技大学联合研发的系统平台，包括多通道脉冲信号发射、阻抗匹配电路，回波信号高速并行采集和传输电路，波束合成控制电路，并将层析成像算法集成到系统平台；④通过体模和临床样本实验，与病理检测结果进行对比性验证，探讨其在乳腺肿瘤的病理研究和诊断治疗中的应用价值。本项目的实施将为乳腺癌的早期诊断提供新方法和新依据，发表SCI论文10篇，申请发明专利6项，其中PCT专利1项，项目成果获深圳市科技进步二等奖，项目研究产生了一系列的学术成果并具有产业化前景。