一種醫(yī)用微波熱療天線sar圖與腫瘤ct圖像的匹配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)用成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種醫(yī)用微波熱療天線SAR圖與腫瘤CT圖像的匹配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波熱療已逐漸成為治療腫瘤的一種重要的技術(shù)，而微波熱療技術(shù)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是在熱療過程中殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)降低對正常細(xì)胞的損傷。目前微波熱療中常采用微波熱療天線在體外進(jìn)行熱療，一般針對的是淺表層的腫瘤，位置大約為皮下2?3cm，如皮膚癌、乳腺腫瘤、軟組織肉瘤等。微波能量作用于腫瘤組織時(shí)，其在腫瘤組織中產(chǎn)生的高熱效果能抑制腫瘤細(xì)胞的DNA和RNA的復(fù)制、蛋白質(zhì)合成和腫瘤細(xì)胞的繁殖，能使腫瘤骨架散亂，細(xì)胞的許多重要功能受損，直接導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的死亡。
[0003]但是在微波熱療中，在長時(shí)間均勻加熱的基礎(chǔ)上，由于靠近輻射器的組織溫度較高，所以對于除表淺腫瘤外，極有可能損傷到正常組織。另外一種腫瘤只采用一種輻射器，輻射器產(chǎn)生的熱量分布范圍與腫瘤并不能完全匹配，導(dǎo)致完全殺死腫瘤的概率降低。
[0004]現(xiàn)有的電磁仿真軟件HFSS (High Frequeney Strueture Simulator)是 Ansoft 公司開發(fā)的可用于任意三維無源器件的高性能電磁場仿真軟件，通過HFSS可以得到天線的微波輻射SAR圖。國際上多采用比吸收率SAR描述生物組織對電磁場能量的吸收特性。SAR的定義是單位質(zhì)量生物組織對電磁場能量的吸收率(單位時(shí)間內(nèi)單位體積吸收的電磁能量)。生物組織吸收電磁波能量后產(chǎn)生熱量，溫度上升，因此SAR圖可以近似的看作為生物組織受到微波輻射后的溫度分布圖。對于不同微波熱療天線或者天線陣列通過調(diào)節(jié)輻射頻率、天線相位、輻射功率等參數(shù)可以產(chǎn)生不同的SAR圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用微波熱療天線SAR圖與腫瘤CT圖像的匹配方法，該方法通過對微波熱療天線SAR圖和腫瘤CT圖像的匹配，可以有效地輪廓覆蓋不同形狀的腫瘤組織，降低對正常組織損傷。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明采用的微波熱療天線是微波陣列天線。
[0007]一種醫(yī)用微波熱療天線SAR圖與腫瘤CT圖像的匹配方法，其特征在于，方法步驟如下:
O建立圖像庫:在HFSS中進(jìn)行微波SAR圖像的采集，確定微波陣列天線參數(shù)，根據(jù)微波陣列天線參數(shù)確定SAR圖像，通過數(shù)據(jù)處理構(gòu)成圖像庫，所述微波陣列天線參數(shù)包括:功率、相位、頻率和陣列數(shù)量；
2)圖像匹配搜索:根據(jù)腫瘤CT影像，通過數(shù)據(jù)處理后，在圖像庫中找到與腫瘤CT影像完全匹配的SAR圖像，再確定微波陣列天線參數(shù)；若在圖像庫中找到SAR圖像與腫瘤CT影像低于相似度閾值時(shí)，則通過位移填充完成匹配，直到SAR圖像與腫瘤CT影像符合設(shè)定的相似度后，再來確定微波陣列天線的功率、頻率、相位和陣列數(shù)量參數(shù)值。
[0008]所述的相似度閾值為多個(gè)參數(shù):1.SAR圖和腫瘤CT面積相差的百分?jǐn)?shù)(可設(shè)定1%-10%)，2.SAR圖和腫瘤CT周長相差的百分?jǐn)?shù)(可設(shè)定1%-20%)，3 SAR圖和腫瘤CT長寬比相差的百分?jǐn)?shù)(可設(shè)定1%_10%)。
[0009]所述微波陣列天線功率為0-100W。
[0010]所述微波陣列天線頻率433MHz、915MHz或2450 MHz。
[0011]所述微波陣列天線的陣列數(shù)量為1-5個(gè)，陣列排列方式有1、1*1、1*3、2*2或2*3。
[0012]所述微波陣列天線的相位為0° -360°。
[0013]本發(fā)明圖像數(shù)據(jù)處理包括下列步驟:1)圖像轉(zhuǎn)換:采用閾值將腫瘤CT圖像和SAR圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像；
2)噪聲消除:為了消除在邊界或邊界內(nèi)部的“空洞”，先用填充函數(shù)將“空洞”進(jìn)行填充，然后進(jìn)行噪聲消除，噪聲消除采用均值濾波，用濾波函數(shù)濾波之后得到底圖；
3)多邊形近似:取濾波后底圖，根據(jù)底圖調(diào)用函數(shù)，把邊界提取出來，呈現(xiàn)出一個(gè)多邊形圖片，最后通過這個(gè)多邊形圖片進(jìn)行匹配，所述函數(shù)是根據(jù)最小周長多邊形近似原理確定。
[0014]本發(fā)明圖像匹配:利用特征匹配中的面特征，對腫瘤圖像和SAR圖進(jìn)行提取，在兩者的面特征即輪廓提取出來后，計(jì)算面特征的二值特征，然后根據(jù)二值特征設(shè)定檢索條件把符合條件的SAR圖呈現(xiàn)出來，并顯示出它所標(biāo)注的微波陣列天線類型，所述二值特征包括:面積、偏心率、周長、重心、長寬比。
[0015]本發(fā)明圖像庫內(nèi)的每個(gè)SAR圖上都標(biāo)注出所對應(yīng)的微波陣列天線具體參數(shù)。
[0016]本發(fā)明根據(jù)腫瘤CT影像，在SAR圖像庫中找到和腫瘤CT影像相匹配的SAR圖像，并根據(jù)SAR圖像來確定微波陣列天線的功率、頻率、相位和陣列數(shù)量。
[0017]本發(fā)明采用的微波陣列天線的體積小，容易搭配，對不規(guī)則的腫瘤通過圖像匹配拼接填充，有效地輪廓覆蓋不同形狀的腫瘤組織，達(dá)到參數(shù)選取的最佳范圍，降低對正常組織損傷。
【附圖說明】
[0018]圖1經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的SAR圖；
圖2腫瘤圖像；
圖3經(jīng)過處理的腫瘤圖像；
圖4圖庫中檢索出來的最相似的SAR圖像圖5圖庫中檢索出來的較相似的SAR圖像圖6是本發(fā)明的工作流程圖；
圖7是本發(fā)明的圖像處理流程圖；
圖8是本發(fā)明的匹配檢索流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本方法作進(jìn)一步描述。
[0020]實(shí)例1:首先進(jìn)行的是在HFSS中采集微波SAR圖像，在不同的參數(shù)(如功率20W、相位(O。、90。、180。、270。、360。)、頻率(915MHz 或 2450MHz)和陣列數(shù)量(I 或 2)的微波陣列天線的SAR圖像按一定的順序進(jìn)行采集，可采集到大量的SAR圖，在采集SAR圖的同時(shí)要對其進(jìn)行標(biāo)注，如果SAR圖是由功率20W、相位90°、頻率915MHz、陣列數(shù)量2的天線產(chǎn)生，則在其經(jīng)過數(shù)據(jù)處理形成的圖像庫中