乳腺癌因其不断攀升的发病率,正逐渐成为各国女性生命健康的一大威胁。定期筛查是发现早期乳腺肿瘤的有效手段,尽早治疗能更好地改善患者预后生活质量。临床筛查手段主要包括钼靶X射线造影术和超声波扫描法,但会对患者造成潜在的辐射风险和乳房挤压疼痛。近期,基于雷达原理的超宽带微波乳腺肿瘤成像技术因具有无辐射、低成本、小型化、高准确度等优良特点,有望成为下一代乳腺癌筛查工具。新技术的物理基础是乳房内病变组织同正常组织具有可探测到的介电性能差异,雷达近场成像系统可以捕获这种差异并据此显示肿瘤的位置图像。本论文重点预研课题向准实用化推进中遇到的一些关键问题。主要完成了以下工作:逼真乳房数值模型精准成像平台的开发;早时信息抑制方法的论证,以及乳房病变快速识别技术的研究。还设计制造了微波肿瘤成像实验系统用于初步成像研究。首先,基于磁共振影像开发解剖真实的乳房数值模型。三维模型首次基于混合边界识别技术加入了真实的胸腔部分。数值模型同时域有限差分网格兼容并能仿真电磁场在乳房内传播过程。然后,提出一种基于磁共振影像辅助的高准确度微波乳腺肿瘤成像法。该方法通过腺体建模实现了高致密度乳房内信号传播时间的准确计算,优化了成像算法对不同密度的乳房适用性。提出了一种仰卧体位乳房成像的早时干扰信息去除方法。该方法使用可动线状天线阵列校准接收信号,较大程度压制了早时干扰信息,在小尺寸肿瘤情况下有效提升肿瘤响应的成像强度。该方法对平板阵列天线手术实时监测系统的研制意义重大。基于极点特性的匹配追踪和似然度估计被用来快速识别乳房病变,病变的电学参数可用最佳匹配的参考肿瘤极点高效估计,方法使用单站或双站天线快速实施。此外,开发了基于极点展开理论的接收信号早时信息能量分离技术用于直接从接收信号中提取极点,使该快速识别方法在未来临床应用成为可能。本研究创建了微波肿瘤成像实验系统用于初步成像研究。制作了基于磁共振图像导出的3D打印乳房假体。假体空腔内充满类脂液体并悬吊模拟肿瘤。双端口矢量网络分析仪连接两个天线发射和接收信号。共焦算法用来显示肿瘤图像。