肿瘤热疗是一种治癌新技术，在临床应用时是通过各种致热源将全身或肿瘤区加热至有效治疗温度并维持一定时间，以杀灭肿瘤细胞。众多热疗手段中微波热疗经过多年发展已开始在临床中应用，尤其在肝癌、膀胱癌、食道癌、宫颈癌、早期胃癌等疾病的治疗上取得了良好的治疗效果。有效的热疗需要实时、准确的体内温度监测技术。目前，体内温度监测主要分有创测温和无创测温两种。有创测温虽然精度较高，但仍存在一些无法解决的难题。因此人们希望研究出实时有效的无创测温技术以克服有创测温的缺陷。超声监测是一种很有临床应用前景的方法，其使用成本低，实时性好，具有较深的人体穿透能力和较高的时空分辨率。最重要的是对于微波热疗，超声监测技术具有良好的兼容性。根据成像方法的不同，超声可分为A型超声、M型超声、B型超声、C型超声、F型超声等，其中A型超声（即超声射频信号）是超声回波的原始信号，能完整地反映组织内部信息。　　 本文主要研究超声射频无创监测技术，该技术是利用超声射频特征参数的温度相关性、实时监测微波热疗中组织温度及热凝固的变化。具体研究内容可分为以下四部分：　　 1.研究超声射频特征参数的提取方法，比较探讨各方法的可行性，选择适用于微波热疗的特征参数。结果表明：提取超声回波时移可选用互相关算法和能量法；提取超声回波能量可选用能量定义式算法；提取背向散射积分参数宜采用全频带积分方法；提取超声衰减系数适于采用振幅比法和对数谱差法。　　 2.设计实验系统采集微波消融组织的超声背向散射信号。该系统主要分为三部分：以水冷式微波热凝固治疗仪为中心的微波加热系统，以脉冲超声发射/接收器为中心的超声射频监测系统和以热电偶温度数据采集器为中心的温度采集系统。实验中以新鲜离体猪肝为研究对象，利用微波热源对其加热，同时采集加热过程中的超声射频回波信号和热电偶电压值。利用Matlab和Excel等软件，对采集到的超声射频回波数据和热电偶数据进行预处理。实验结果表明：处理后的数据可用于超声射频信号的提取和温度相关性模型的建立。　　 3.建立超声射频特征参数的温度相关性模型。通过对实验数据的分析处理，建立超声回波时移、超声回波能量、超声衰减、超声背向散射积分与温度的相关性模型。实验发现：超声回波时移与温度间存在良好线性关系，利用互相关算法提取时移建立的归一化温度相关性函数为y=-0.0079x+1.0351，测温结果与热电偶相比误差≤5℃，且该方法具有良好的实时性；利用能量法提取时移建立其与温度拟合函数为y=4.1829x+11.0883，测温最大误差在3℃以内，但该方法实时性较差。超声回波能量与温度也有一定相关关系，实验证明：当消融区上表面处能量的减小量等于消融区下表面处能量的增大量时，组织发生热凝固反应，可利用该特征实时监测消融组织的凝固状态。超声背向散射积分值在组织达到65℃前会随着温度升高而增大，温度达到65℃，背向散射积分值增长变缓，超过65℃背向散射积分值呈下降趋势，利用该特征进行测温，误差在10℃左右。超声衰减系数随着温度升高而增大，二次拟合的温度相关性函数为y=0.000073x2+0.00077x+0.2342。经实验验证，该函数测温误差在0.2℃到4℃之间，但该方法必须事先知道热凝固区的大小，因此实用性不强。　　 4.选择实时性好、精度高的超声回波时移和超声回波能量设计构建基于超声射频特征参数温度相关性的微波热疗监测系统。硬件上采用高速A/D数据采集卡实现对超声射频回波信号的实时采集。软件上集成了超声回波时移和超声回波能量的提取、处理、分析等功能，利用建立的超声回波时移和能量温度相关性模型，实现了实时监测组织温度及热凝固状态的功能。实验验证结果表明：该系统各项功能运行正常，超声回波时移测温最大误差约为7℃，最小误差为0.5℃；超声回波能量能正确监测组织热凝固状态。