论文部分内容阅读
生物组织介电特性是生物组织在外加电磁场的作用下具有的固有属性,生物组织介电特性的变化能够反映组织的一些病理状态的改变。有文献报道恶性组织和正常组织的介电特性普遍存在一定的差异,这给相关临床应用和基础研究提供了理论依据。人体正常及恶性组织介电特性的研究对于肿瘤组织诊断和治疗技术的发展具有重要的潜在价值,而组织介电特性的准确、可靠获取,离不开高精度的测量技术。因此,研究测量方法学中相关影响测量结果的各种因素具有重要意义。开端同轴探头法是大家普遍采用的一种快速、非破坏性测量组织介电特性的方法,然而开端同轴探头法在介电特性实际测量应用中,依然存在许多对测量结果造成干扰的影响因素,因此开展对这些影响因素的探索是非常必要的。 开端同轴探头法介电特性测量方法的研究中,探索了输出功率对介电特性测量误差、探头探测深度的影响,以及探头施加在待测物上的压力大小对介电特性测量结果的影响。利用XFDTD电磁仿真软件针对外径3.58mm和2.2mm特征阻抗50欧的开端同轴探头建立仿真系统,并在-50dBm~30dBm功率范围、50MHz-4GHz频率段内对介电特性测量误差与功率的关系、探头探测深度与功率的关系分别进行仿真实验,同时采用网络分析仪Aglient4395在50MHz-500MHz频率段、-50dBm~15dBm功率范围内开展实测实验;另外,通过两种体模来分析探头施加在待测物上的压力对介电特测量结果的影响。仿真结果显示,介电特性测量误差基本不受功率影响,而实测结果表明,要保证测量误差较小则输出功率应大于-10dBm;探头探测深度的仿真结果显示,在-50dBm~+30dBm功率范围内3.58mm探头探测深度均为2mm左右,2.2mm探头探测深度均为0.5mm-1mm左右。而实测结果表明,功率低于-30dBm非常不稳定,当功率大于-10dBm时,3.58mm探头在不同功率下的探测深度也为2mm左右,而2.2mm探头探测深度约为1.5mm,且功率对该探测深度的影响不大;压力对介电特性测量结果显示,介电特性随着压力增大而增大,超过一定压力阈值之后测量结果基本不随压力变化,且该压力阈值与待测体模相关。上述影响因素的研究对于生物组织介电特性的测量应用具有指导作用。 人体组织介电特性的临床测量中,研究了结直肠的恶性组织黏膜面与浆膜面、癌旁1cm、3cm以及正常组织黏膜面与浆膜面之间的介电特性差异。利用网络分析仪AV3656A在50MHz-3GHz频段上对39例结直肠癌患者的新鲜离体标本的恶性组织黏膜面与浆膜面、癌旁1cm、3cm以及正常组织黏膜面与浆膜面的介电特性分别进行测量,然后分别分析其对应的介电特性之间的差异。结果显示恶性组织黏膜面介电特性高于癌旁1cm、3cm及正常组织黏膜面的介电特性并且存在显著性差异(P<0.01);癌旁1cm、3cm及正常组织黏膜面介电特性依次减小;此外恶性组织黏膜面与黏膜面介电特性在64MHz、128MHz、298MHz、433MHz、915MHz存在差异(P<0.01),而在2.45GHz无差异(P>0.01);正常组织黏膜面与浆膜面介电特性不存在显著性差异(P>0.01)。本研究成果有望通过组织介电特性来实现术中结直肠恶性组织边缘检测及评估,具有重要的临床应用价值。此外,研究结果对磁共振介电特性断层成像及肿瘤热消融技术的发展具有一定的基础性作用。