早期乳腺癌肿瘤微波检测电磁仿真研究

论文摘要

现在乳腺癌肿瘤疾病在女性人群中非常普遍,这种疾病不仅伤害女性身体健康而且对社会发展带来不利影响,因此研究和发展相关诊断技术具有很大的理论和现实意义。其中利用微波近场检测该疾病已经成为国内外医学影像界关注和研究的焦点,微波频段下正常乳房组织与恶性肿瘤组织的介电常数和导电率存在非常大的差异性,这一特性是微波近场检测乳腺癌肿瘤的物理基础。本文研究的主要内容有以下几点：(1)对UWB (Ultra Wideband)技术特点进行了研究并介绍了微波检测乳腺肿瘤系统。(2)使用CST MICROWAVE STUDIO(简称CST MWS,中文名称“CST微波工作室”)三维电磁仿真软件对乳房组织进行结构建模,研究在不同条件下乳房组织的电磁特性,结果表明使用基于UWB微波技术的近场成像方法对早期乳腺癌肿瘤进行探测在理论上是可行的。(3)考虑到早期乳腺癌检测的实际情况,文中介绍了几种微波检测成像技术,探讨了有限元共焦成像算法,且给出了算法流程；讨论了微波检测存在的一些问题,并提出了一些解决方案。利用UWB微波近场检测技术探测乳腺癌肿瘤可以提供毫米级、高分辨率的目标定位精度,能够为早期乳腺癌肿瘤患者提供更加安全、准确地检测方法,是一种很具优势的检测技术。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 乳腺癌肿瘤进行早期检测的现实意义
• 1.2 目前检测乳腺癌肿瘤的技术方法
• 1.3 基于UWB微波技术的乳腺癌肿瘤检测方法
• 1.4 UWB微波检测早期乳腺癌技术的研究现状
• 1.5 论文研究目标和内容安排
• 第二章 UWB技术及微波检测系统概述
• 2.1 UWB技术概述
• 2.2 UWB信号的实现及其特点
• 2.3 UWB微波检测早期乳腺癌肿瘤系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 应用UWB微波检测早期乳腺癌肿瘤的物理基础
• 3.1 乳房组织的生理结构
• 3.2 微波下乳房组织与肿瘤组织的电磁特性
• 3.3 利用UWB微波对早期乳腺癌肿瘤检测
• 3.4 UWB微波检测技术的几种方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 早期乳腺癌肿瘤的CST三维电磁仿真
• 4.1 CST三维仿真软件介绍
• 4.1.1 CST公司简介
• 4.1.2 CST的工作环境
• 4.1.3 CST求解流程
• 4.2 UWB微波天线设计分析
• 4.3 早期乳腺癌肿瘤微波近场探测模型
• 4.3.1 乳房组织物理结构模型的建立
• 4.3.2 仿真模型的边界条件和激励信号的设定
• 4.3.3 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 微波检测乳腺癌肿瘤的成像算法探讨
• 5.1 微波检测的共焦成像算法
• 5.2 共焦成像算法用于早期乳腺癌检测的流程图
• 5.3 UWB微波检测乳腺癌肿瘤有限元共焦成像算法的基本原理
• 5.3.1 有限元数值分析方法
• 5.3.2 有限元共焦成像算法的基本思想
• 5.4 乳腺癌微波成像算法分析
• 5.4.1 三维仿真模型中各个网格的扫描
• 5.4.2 微波信号在人体内的传播
• 5.4.3 成像算法
• 5.5 本章小结
• 第六章 UWB微波检测中几个实际问题的研究探讨
• 6.1 UWB技术存在的局限性
• 6.2 耦合媒介的应用对UWB微波检测乳腺肿瘤的影响
• 6.3 乳房组织的非均匀性影响微波检测的结果
• 6.4 利用UWB微波进行乳腺癌肿瘤探测的主要误差源
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢