乳腺癌热疗中基于ITE的无损测温技术研究

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乳腺癌是一种严重危害妇女健康的恶性肿瘤，近年来在我国的发病率增长很快。随着临床诊疗水平的不断提高，单纯的放疗或化疗等肿瘤治疗手段由于存在严重的副作用和创伤日益受到挑战，而热疗因具有微创、无副作用的突出优点逐渐受到重视。
乳房内部温度的无损测量对于解决肿瘤热疗中能量的定向输送和加热剂量的调控具有重要的意义。本文通过对热疗中乳房传热过程的有限元仿真和分析，明确了影响乳房表面温度分布的各种因素，并探讨了各因素与乳房表面温度分布不确定性的关系。以此为基础，本文提出了基于ITE的无损测温技术，填补了肿瘤热疗中急需解决的无损测温技术的空白。
文中具有创新性的成果是：
1、根据乳房的生理结构特点，构建了具有分层结构的三维乳房传热模型，克服了单一模型无法精确描述皮肤、腺体等不同组织传热特性的缺陷，具有创新性。
2、通过对乳房传热的有限元仿真，明确了乳房表面温度分布受多种因素的综合影响，首次对表面温度分布不确定性的影响因素进行了分析和比较，并以此为基础，提出了增强表面温度分布特征的实现途径，该结论具有原创性。
3、通过对乳房传热的分析，验证了热疗中嵌合肿瘤乳房的温度场可等效为正常乳房的温度场受肿瘤组织等效的体内异常热源和由组织吸收能量升温产热等效的外加热源共同影响而产生的温度场；
4、根据热疗中乳房表面温度分布特征，本文设计了基于体内热估计 (ITE, Inside Thermal Estimation) 的无损测温技术，该算法利用红外热像仪摄取的乳房表面温度分布估计乳房内部温度场，实现了对乳房内温度的无损测量，具有一定的独创性，解决了肿瘤热疗中急需解决的测温难题。通过仿真实验和相关物理实验，该方法的有效性得到了证明；
5、探索将基于ITE的无损测量技术用于乳腺疾病的普查，并提供了具有统计学意义的乳腺肿瘤诊断标准，为乳腺肿瘤的临床治疗提供依据。