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乳腺癌是危害女性健康的常见恶性肿瘤疾病,其发病率居女性恶性肿瘤的第一位。早期乳腺癌检测被认为是降低其死亡率的重要途径。超宽带微波频段下正常乳房组织和恶性肿瘤组织的电磁特性差异明显,这种差异为超宽带微波近场检测乳腺癌提供了物理基础。除此之外,超宽带微波近场乳腺肿瘤检测具有电磁信号辐射能量低、目标信息携载量大等优点,能提供毫米级、高分辨率的目标定位精度。为安全、快速、准确地检测早期乳腺肿瘤提供了技术上的可能。
本文首先构建了二维乳房仿真模型,探讨了探测天线的配置方案。接着,利用FDTD法求得了研究区域内的场强分布,并利用共焦成像算法对早期乳腺肿瘤进行成像研究。从结果上可以看出,采用该方案可以有效地探测直径小于10mm的早期乳腺肿瘤。接下来分别用不同位置、不同大小的肿瘤对成像方案进行验证,结果和预期是一致的,这进一步证明了超宽带微波用于检测乳腺肿瘤的可行性。最后,对成像效果有影响的两个方面分别进行了成像分析,并得出初步结论:探测信号的脉冲宽度只有在一定的范围内才能有效成像;所提出的成像检测方案在不均匀性达±10%的乳房组织中仍可有效成像。
本文所研究的成像方法还可以推广到其它皮下肿瘤的诊断应用,如皮肤癌、淋巴癌的检测。此外,UWB近场检测方法亦可成为人体生物组织中电磁特性不同的医学体目标的成像新方法。