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高强度聚焦超声（HIFU）治疗是近年来兴起的一种新型无创局部治疗技术,目前已被用于治疗癌症肿瘤。其主要原理是将超声波透过人体表皮聚焦于人体内部的待治疗区域,而超声波所携带的能量会使治疗区域瞬间产生高温,使肿瘤组织发生变性。超声波辐照会使治疗区域内的细胞失去活性,不会影响到周围组织,从而达到无创治疗的目的。由于HIFU治疗具有不可视性以及不可逆性,对超声治疗的控制不恰当会严重影响治疗结果。因此为了确保HIFU治疗的安全以及治疗效果,对治疗区域的实时监测以及识别生物组织是否变性具有重要意义。本文通过搭建高强度聚焦超声实验系统,以离体猪肉组织为实验样本,对HIFU辐照离体组织时所采集的超声散射回波信号进行处理分析,完成对使用HIFU治疗生物组织疗效的相关研究。主要工作如下:1.在HIFU治疗过程中,超声散射回波信号在穿过正常组织与变性组织之间的边界时,信号能量会有所变化,而时频谱能很好地反映信号能量的时频分布。本文通过对S变换中的高斯窗函数作出改进,提出了一种改进S变换,并证明了改进S变换相比标准S变换具有更好的时频聚集性。通过使用时频熵算法对改进S变换所得到的时频分布进行计算,分析信号时频分布的变化情况,实现了HIFU损伤区域的定位。2.HIFU辐照生物组织时,多种因素共同影响着治疗效果,这些影响使得从生物组织中获取的信号信息量产生波动。本文针对超声回波信号的信息量变化,引入多尺度模糊熵（MFE）的概念,并对其进行改进得到改进多尺度模糊熵（MMFE）。本文先是通过高斯白噪声和1/f噪声的仿真实验分析了MMFE与MFE的对比效果,证明了MMFE相比于MFE具有更高的稳定性,且受信号数据长度的限制较小;然后通过对实际采集的超声回波信号进行分析,发现MMFE的值同样比MFE更加稳定,验证了改进的有效性,同时还研究了不同嵌入维数及尺度因子时正常组织与变性组织MMFE值的变化情况。3.HIFU辐照生物组织时,组织由正常状态转变为变性状态是一种渐变的过程。在这个渐变过程中,生物组织受损但却没有完全失去活性的时候是一种较为模糊的状态,因此本文引入了模糊聚类的概念,对组织是否变性的状态进行识别,有针对性地解决了在渐变过程中的模糊性。本文通过使用FCM聚类方法和GK模糊聚类方法,以MMFE作为信号特征进行聚类分析,实验结果证明模糊聚类可以有效地对正常和变性组织状态完成划分,GK模糊聚类的识别效果更好。