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基于半球状乳房模型的超宽带微波早期乳腺癌检测成像方案研究

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第一章绪论

§1.1乳腺癌早期检测的重要意义

§1.2早期乳腺癌检测的方法

§1.3乳腺癌微波检测技术研究

§1.3.1被动微波成像方法

§1.3.2微波与超声波混合成像法

§1.3.3主动微波成像法

§1.4本文研究的主要内容

第二章乳腺癌超宽带微波检测的物理基础

§2.1乳房的结构特点

§2.2乳房组织的电磁特性

§2.3超宽带微波成像用于早期乳腺癌检测的可行性

§2.4本章小结

第三章超宽带微波成像检测方案与FDTD仿真

§3.1基于长方体模型的超宽带乳腺癌检测方案

§3.2半球状的乳房模型

§3.3天线位置的设计

§3.4 FDTD仿真软件

§3.5本章小结

第四章超宽带微波乳腺癌成像信号处理与成像算法

§4.1共焦成像的基本原理

§4.2共焦成像算法流程图

§4.3校准

§4.4信号积分

§4.5时延的计算

§4.5.1波速的计算

§4.5.2折射点的计算

§4.5.3时延的计算

§4.6聚焦

§4.6成像程序

§4.7本章小结

第五章超宽带微波乳腺癌成像检测中几个实际问题的探讨

§5.1耦合媒质在乳腺肿瘤超宽带微波检测中的应用及其影响

§5.2发射源的位置对成像效果的影响及“多视”成像的效果

§5.3“多视”成像分辨率分析

§5.4非均匀乳房组织中早期乳腺肿瘤的成像结果及分析

§5.5本章小结

第六章结论与展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

乳腺癌已成为城市女性的第一杀手,其早期诊断对控制和降低乳腺癌患者的死亡率具有决定性意义,因此,乳腺癌的早期诊断技术成为目前国内外乳腺癌研究的一个重点。其中,超宽带微波乳腺癌成像检测因其高成像分辨率和高成像对比度日益受到重视,有望成为安全实用的早期乳腺癌常规检测手段。本文基于半球状乳房模型采用时域有限差分法数值仿真,系统地探讨了乳腺癌超宽带微波成像方案。根据乳房探测成像的实际特点,首先,文中考虑采用收发天线分离的方式,以期降低系统对收发共用的超宽带天线设计的苛刻要求,接着,文中探讨了探测天线的配置方案,并开发了适合该方案的早期乳腺癌成像共焦算法,给出了成像结果。结果表明,采用该方案可以有效地探测直径小于10mm的早期乳腺肿瘤。 针对早期乳腺癌检测成像的实际要求,文中还研究了在超宽带天线与乳房间采用耦合媒质对成像分辨率的影响并提出了耦合媒质的选取原则,指出采用介电常数高于9.0的耦合媒质即可在早期乳腺癌超宽带微波成像检测中获得必要的高分辨率。针对实际乳房中可能存在不同位置上多个肿瘤的情况,提出了面向半球状乳房模型的收发天线配置方式,并尝试了“多视”的成像方案,仿真结果表明使用该成像方案可有效地降低漏检率。此外,我们进一步探讨了有乳腺导管和小叶等具有随机不均匀性的乳房组织中的超宽带微波早期乳腺肿瘤成像,成像结果表明本文作者提出的超宽带微波早期乳腺肿瘤成像检测方案和共焦成像算法在随机不均匀性达±10%的乳房组织中仍可有效成像。

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