利用近场成像改进乳腺癌检测技术

长时间以来,人们梦想用非电离电磁波的人体成像技术检测癌症,如今乳腺癌的检测已取得重大进展,使这一梦想成为现实。在今后的十年里,微波系统将成为许多妇女疾病的一种可行的诊断方法。与其它癌症不同的是,乳腺肿瘤在微波波段与健康的乳房组织有着明显不同的电学特性。微波很容易穿透乳房,而对其他器官则相差很多。与其他的组织如肌肉和脑组织相比,正常的乳房组织对微波具有更高的透明度。本文概述了在乳腺癌检测的研制过程中有源系统、无源系统以及混合系统的主要特性,主要介绍有源系统,特别是微波断层摄影技术和共焦微波成像技术。乳…     

微波热疗阵列天线设计

基于电磁聚焦理论,本文设计一种工作于2.45GHz的4×4近场聚焦微带阵列天线.选取具有宽带特性的U形槽天线作为阵元,通过调整微带馈线的长度,控制每个辐射单元的电场在给定点处相位相同,实现同向叠加,达到近场聚焦的目的.利用三维电磁仿真软件HFSS18对阵列天线进行仿真,结果表明:聚焦天线可以很好的在焦点位置实现聚焦.该...     

转台模式的近场微波成像研究

针对转台模式的这场微波成像进行了深入研究。首先给出了转台模式下图像函数（描述目标的几何特征）与球投影的积分变换关系，并导出了图像函数的精确解。然后从线性系统的角度出发，研究了理想情况和实际情况下转台模式近场微波成像的分辨特性，理想情况下成像系统的点扩散函数（ＰＳＦ）就是狄拉克－函数。ＰＳＦ的数值模拟结果表明：实际情况下，扫描频带越宽分辨率越高。     

基于STOLT插值聚焦的二维近场微波成像

在弱散射近似回波模型的基础上提出了一个二维近场微波成像算法,用理想金属球的散射回波构造成像系统的点扩散函数,在谱域中剔除测量系统的作用,经Stolt插值聚焦实现波前矫正,用FFT实现目标重构.并对成像算法进行了计算仿真和实验验证,获得了Ku波段金属圆柱和导弹模型的二维近场微波像.     

超宽带微波近场目标探测成像实验系统

基于超宽带脉冲源和高性能采样示波器,配以自行研发的超宽带收/发组合探头、脉冲触发与数据采集控制模块,研制了一套超宽带微波近场成像实验系统.实验系统中采用了结构紧凑的超宽带收/发组合探头,易于实现系统校准和数据采样.通过改变探头的位置,采集多组在不同发射角度下的目标回波信号,对其进行信号预处理,去除直达波等环境因素影响,利用微波共焦成像算法进行目标成像.对嵌于聚氯乙烯泡沫中直径为10mm的片状金属目标的成像结果表明,本成像系统能给出目标大小和位置等信息,所使用成像方案具有较高的可行性,为下一步研制应用于早期乳腺癌检测的超宽带微波成像系统奠定了基础.     

微波热疗机模糊控制器设计

微波热疗是一种治疗肿瘤的新方法 ,主要利用微波能沉积于病灶区时所产生的高温杀灭肿瘤细胞。但其温度控制问题属于不确定性问题 ,采用经典控制论设计控制系统遇到障碍。模糊技术是解决不确定性问题的一种有效手段 ,将模糊控制技术应用于微波医疗设备是一种的新的尝试 ,并且收到较为理想的效果     

微波热疗辐射器聚束方法的研究进展

肿瘤的热疗法是当前肿瘤放疗、化疗的有效辅助疗法.影响肿瘤的微波热疗效果的决定性因素是微波能量在肿瘤组织中的合理分布,如何提高微波辐射器的辐射效率,将辐射的微波能聚焦在肿瘤体是当前辐射器研究的重点.文中针对国内外已研制的微波热疗辐射器,从单辐射器和辐射器阵列两个方面综述辐射器聚束的方法及研究工作进展.     

乳腺癌检测的三维时域微波断层成像方法

应用泛函分析和变分法,改进拉格朗日(Lagrange)乘子算法为一种三维时域微波断层成像方法,用于检测早期乳腺癌。该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将反演问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的拉格朗日函数关于相对介电常数和电导率的Fréchet导数;最后借助梯度算法和时域有限差分(FDTD)法迭代求解。为了对抗噪声污染和逆问题的病态特性,采用了一阶的吉洪诺夫(Tikhonov)正则化方法。利用FDTD和PRP共轭梯度(CG)法,对三维半球乳房模型进行了仿真计算,仿真结果显示了方法的可行性。     

热疗用微波辐射器长度对其性能影响的理论分析

本文分析了一种带冷却水的用于人体体腔内部热疗的绝缘偶极子微波辐射器的特性。利用辐射器上的电流分布导出辐射阻抗和驻波经与辐射器长度的关系式，探讨了体腔周围被加热生物组织中分布的比吸收率，进而根据热平衡方程得到辐射器长度对温度场分布的影响，为体腔内部热疗用微波辐射器的设计提供了理论依据。     

早期乳腺肿瘤的超宽带微波成像

通过采用时域有限差分方法探讨了一种收发天线分离的早期乳腺癌超宽带微波成像检测方案.在收发共用的超宽带天线设计中要求天线的终端反射不超过-120dB,而采用收发天线分离方案则避免了这一苛刻要求.采用共焦成像算法给出的成像结果表明,该方案亦可探测直径10mm以下的早期乳腺肿瘤.     

微波近场成像方法研究

提出一种适用于机场隐匿物体探测、走私以及其它场合安检的毫米波成像方法。使用的成像方法是用天线在x-y平面上进行扫描,利用接收到的目标散射回波的相位及其幅度信息重建目标的二维像。对二维重建算法进行详细的推导,并对该算法进行计算机仿真,仿真结果表明该算法不但可以准确重建目标的二维像,而且具有良好的分辨率。     

基于信息超材料的高性能微波计算成像系统

该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先,利用信息超材料对电磁波优异的调节能力,结合压缩采样理论,重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型,并提出一种高性能色散信息超材料单元,该单元带阻频率捷变特性...     

基于距离补偿的毫米波近场成像算法

毫米波全息成像采用远场成像的近似模型,导致最终成像质量下降。针对上述问题,提出了一种基于距离补偿的毫米波近场成像算法。该算法用近场条件下的精确模型改进了传统成像算法的近似模型,利用成像平面与天线阵元的距离进行成像补偿,然后通过最大值投影和Lee滤波进行成像。实验结果表明,与毫米波全息成像算法相比,该算法在提高图像清晰度的同时,能够保留成像目标的更多信息。     

基于体等效原理的二维介质柱微波成像研究

探讨二维介质椎柱微波成像的计算机模拟。其基本思想是从体等效原理出发，得到积分方程并由此积分方程出发，利用矩量法，得到矩阵方程形式的反演方程。为了消除方程的病态，文中采用了基于最小二乘原理的正则化方法。     

Microwave Imaging for Early Breast Cancer Detection Using a Shape-based Strategy

In this paper, we propose and analyze a novel shape reconstruction technique for the early detection of breast cancer from microwave data, which is based on a level-set technique. The shape-based approach offers several advantages compared to more traditional pixel-based approaches when targeting the reconstruction of key characteristics of a hidden tumor such as its correct size, shape, and static permittivity value. In addition to these key characteristics of hidden tumors, we aim at estimating the correct interfaces between fatty and fibroglandular tissue in the breast and their internal permittivity profiles. The level set strategy (which is an implicit representation of the shapes) frees us from topological restrictions when reconstructing an a priori arbitrary number of tumors and the often quite complicated interfaces between fatty and fibroglandular regions. The presented strategy is able to detect and, in most cases, characterize tumors whose sizes (diameters) are much smaller than the wavelengths of the electromagnetic waves that are used for illuminating the breast. We present numerical results for a 2-D model with two distinct tissue types (fatty and fibroglandular) in the interior of the breast (in addition to a possible tumor and the surrounding skin). Our results demonstrate the performance and potential of our scheme in various simulated but realistic situations.      

远红外热图对乳腺肿块诊断价值的分析

对我院两年来应用远红外热图影象诊断技术，对乳腺肿块检测诊断后收入本院手术的病理结果跟踪，并将病理诊断结果与远红外图科诊断进行分析。结果表明：４１例乳腺癌，远红外热图与病理诊断符合率８３％；４７例乳腺纤维腺瘤，远红外热图与病理诊断符合率９１％。热图温度显示：乳腺癌患侧乳头、乳晕，肿块部位温度与健侧乳房比较，大多高０．６℃或０．６℃以上，占８０％，而且肿块部位血管热影明显增多增粗，而乳腺纤维腺瘤患侧乳