基于TDOA-CSI融合与全连接神经网络的微波消融乳腺癌治疗消融区准三维监测方法

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Cross-sectional Complex Permittivity Imaging for Three-dimensional Microwave Breast Cancer Ablation

　　摘要：为切实保证治疗疗效与患者安全，本文提出一种基于到达时间差（TDOA）与对比源反演（CSI）技术融合的微波消融（MWA）乳腺癌治疗消融区监测方法。混合式TDOA-CSI方法利用TDOA对消融区进行定位，并利用CSI重建与之相关的复介电常数变化。鉴于以往研究局限于二维重建，本研究引入了准三维（3D）成像方案，即利用环形接收阵列获取的三维全场观测数据，并将其转换为等效的二维（2D）截面数据以用于CSI重建。在该转换过程中，采用基于全连接神经网络（FCNN）的非线性深度学习方法来学习从三维观测数据到相应二维截面数据的频域非线性映射。基于假设MRI衍生的逼真人体模型的三维全波有限差分时间域（FDTD）仿真所生成的合成数据显示：在信噪比充足且采用用于训练的特定人体模型条件下，所提方案能够提供消融区的截面重建及其复介电常数随时间的变化。