[发明专利]可抵抗背景和皮肤杂波的微波成像

说明书

背景技术

目前普遍的医学成像技术包括X-射线成像(例如计算机X射线断层和乳腺X线摄影)、超声成像、和MRI(磁共振成像)。自二十世纪八十年代以来，微波成像用于绘图人体内部并检测异常例如恶性肿瘤。

人体的微波成像在这些年来被大量开发。鉴于其医学和社会重要性，以及鉴于组成女性乳腺的相对低损耗材料，乳腺成像为一种普遍的潜在应用。一般来讲，宽带信号用于取样在大频率范围内天线对之间的转移函数。频率范围确定分辨和穿透能力。不管用于测量的波形，假定可估计天线对之间的反射(脉冲响应)，并在文中被称为“信号”。

假定天线阵列是一种含有大量(例如，几十个)静态天线的静态阵列。在图3中显示了该阵列。

微波成像受碍于通过外部的衰减的体层识别人体内深层特征的需求。由深层特征引起的微弱信号变化被来自天线自身的反射和来自靠近特征例如与皮肤的界面的反射尾巴掩盖。

已知用于去除皮肤伪影的多种算法。在文中视为基线的流行方法是基于通过取得在不同位置记录的信号的加权平均值(假定包括来自皮肤的类似反射)从每个记录信号中减去。一些当前方法基于减去信号的两个测量值，并在两个测量值之间旋转阵列，因此从信号中去除任何常数因子(例如直接天线泄露和皮肤反射)。

但是这些方法苦于多种主要缺点：第一，为得到对称信号，必须假定天线是相同的，或必须使用相同天线(即，物体或阵列必须以物理方式旋转)。实际上，难以制造足够相同的天线，天线、电缆或收发器之间的微小差异可导致皮肤伪影去除的明显退化。阵列或患者的旋转导致机械复杂性，尤其对于乳腺成像，难以确保乳腺准确地保持在相同位置。因此，需去除皮肤杂波，而不用假定天线是相同的，以及不用旋转阵列。

第二，当减小杂波时，这些消除也退化重建图像。尤其，如果肿瘤在相邻天线中产生类似响应，也应完全或部分地消除。这些影响在重建图像中产生黑点。例如，差动旋转方法也去除接近阵列中心轴的目的。需尽可能避免这些障碍。

第三，皮肤消除产生通常以重复目标形式的伪影。例如，差动旋转方法复制每个目标，以使图像为两个旋转图像的叠层。需要尽可能避免这些影响。

发明内容

本发明的实施方案提供一种对皮肤反射具有增强的稳定性的微波成像传感器，其不需物理旋转阵列或天线。

具体地讲，提出一种在不假定相同天线下减小皮肤反射的方法。并且，修饰减小以在信号水平与杂波水平之间考虑权衡，并避免消除目标。修饰成像算法以考虑皮肤去除对信号的影响，因此减小因此去除而产生的图像上的伪影。

对于本发明的实施方案所公开的方法可单独地应用于其它成像技术或其它皮肤伪影去除技术；例如，文中所公开的改进的成像算法可与物理旋转共同使用。并且，可在需对图像影响最小的情况下去除恒定的背景影响时变化其它无线或声纳成像问题下应用文中所公开的方法。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种提高物体的微波成像的方法，其包括：(a)收集发射天线和接收天线的多组合的微波响应；(b)估计皮肤反射，其中对一对天线的估计基于在测量期间从另一对天线接收的信号或在此对天线记录的信号；(c)基于估计消除皮肤反射；以及(d)在消除后由校正的信号产生图像。

此外，根据本发明的另一个实施方案，提供了一种提高物体的微波成像的方法，其包括：(a)收集发射天线和接收天线的多组合的微波响应；(b)进行皮肤反射的估计，其中对一对天线的估计基于在测量期间从另一对天线接收的信号或在此对天线记录的信号；(c)基于估计消除皮肤反射；以及(d)消除后由校正的信号产生图像，其中在消除后成像算法对信号进行时空过滤。

并且，根据本发明的又另一个实施方案，提供了一种在受试者组织中检测并定位癌症的方法，其包括：(a)将受试者组织与用于提高微波成像的装置接触，其中所述装置包括微波发射天线、微波接收天线、和用于接收多个发射和接收天线的微波响应的构件；(b)收集发射天线和接收天线的多组合的微波响应；(c)进行皮肤反射的估计，其中对一对天线的估计基于在测量期间从另一对天线接收的信号或在此对天线记录的信号；(d)基于估计消除皮肤反射；以及(e)消除后由校正的信号产生图像。

附图说明

当阅读附图时，可参考以下具体实施方式最好地理解所公开的主题，其中：

图1显示了根据本发明的一个实施方案的MIMO微波成像系统的方框级别图；

图2显示了根据本发明的一个实施方案，用于成像女性乳腺的MIMO微波-成像系统；

图3说明现有技术的球形天线阵列的一个实例。