基于雷达原理的脉冲微波共焦成像检测乳腺癌的论文

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1、基于雷达原理的脉冲微波共焦成像检测乳腺癌的论文基于雷达原理的脉冲微波共焦成像检测乳腺癌【摘要】介绍了人体乳房组织的电磁特性以及恶性乳腺肿瘤与正常乳房组织在介电参数上的差异，在此基础上介绍了主动式微波成像的原理，并进一步介绍了用于检测乳腺癌的脉冲微波共焦成像系统的基本组成和成像算法、发展历程及其未来发展。【关键词】乳房组织;介电特性;主动式微波成像;脉冲微波共焦成像;乳腺癌　detectbreastcancerusingconfocal　　microagingbasedonradartheoryzhaoyibo1，lijian

2、long2，dingliang2　　(1.dalingshanhospital,guangdongprovince,dongguan523820，china;　　2.collegeofelectronicscienceandengineering,nudt,changsha410073,china)　　abstract：thedielectricpropertiesofnormalbreasttissuesandthedifferencebetalbreasttissuesandtumorindielectricproper

3、tiesarepresented.icroaging、confocalmicroaging(cmi)systemandthebasicalgrithmfordetectingbreastcancer.thedevelopmentprocessofcmiisrecalledandtheneiarereported.intheendofthepaperi.　　keyicroaging;cmi;breastcancer　　1引言　　乳腺癌是一种常见的疾病，对其治疗而言，早期发现是至关重要的。.多年来，电磁场工程师们一直在致力于研究

4、用微波成像的方法实现对人体癌症的检测，相对于现有的医学成像检测方法，如x射线、ct、b超等，微波成像具有诸多优点：　　(1)相对安全，微波成像没有电离辐射，在一定能量范围内属相对安全的检测方法[1]。　　(2)它是基于一种新的成像检测机理，微波成像属于功能性成像，它反映的是生物组织的电磁特性分布，而恶性肿瘤的介电常数往往比正常的乳房组织大的多，因此利用微波成像能够区分肿瘤的恶性与否。　　(3)属于非浸入式检测，检测相对方便。　　(4)成像分辨率较高，可以检测出小到2mm直径的肿瘤，利于癌症的早期发现。　　(5)微波成像费用相

5、对较低，易于实现身体普查，有利于疾病的早期预防和治疗。　　2乳房组织的介电特性　　生物组织的介电特性通常用cole-cole模型表示，其表达式为：　　ε(ω)=ε′(ω)-jε″(ω)=ε∞+δε1+(jωτ)1-α+σsjωε0　　这里ω表示角频率，ε′(ω)表示与频率相关的介电常数，ε″(ω)表示与频率相关的介电损耗。　　正常的乳房组织成分主要包括皮肤、脂肪、乳腺导管、乳腺囊等，对正常乳房组织以及恶性肿瘤的介电特性测试已经有诸多研究成果[2-6]。1994年joines等人在50～900mhz的频率范围内测量了多种离体

6、器官和相应恶性肿瘤的介电特性，其中包括正常的乳腺组织及恶性乳腺肿瘤，得出的结论是恶性乳腺肿瘤的介电常数和电导率比正常的乳腺组织平均分别高出233%和577%。campbell等人在1992年分别对多名患者的正常乳房脂肪组织、正常乳腺组织、良性肿瘤和恶性肿瘤四种类型组织的介电特性进行了测量，测量的微波频率为3.2ghz。他首先对17名患者的乳房脂肪组织进行了测量，测量得到的脂肪组织相对介电常数在2.8～7.6之间，电导率在0.54～2.9ms/cm之间，含水量在11%～31%;对11名患者的正常乳腺组织的测量结果表明，其相对介

7、电常数在9.8～46之间，而电导率在0.54～2.9ms/cm;对9名不同患者的生物医学工程研究第29卷第1期赵亦波，等：基于雷达原理的脉冲微波共焦成像检测乳腺癌恶性乳腺肿瘤的测量结果显示其相对介电常数在9～59之间，而电导率则在2～43ms/cm之间。通过数据分析，campbell等得出结论，认为在3.2ghz微波频率下区分恶性肿瘤的相对介电常数为45～60，电导率为30～40。adison大学的lazebnik等人在2007年进行了较大规模的不同人群乳房组织介电特性测量，他一共选取了93位不同患者的乳房组织样本，通过对样

8、本的测量分析，得出的结论为乳房组织的相对介电常数和电导率与乳房组织的成分有关(见图1)。　　从一系列的研究结论可以看出，正常女性乳房组织由于含有的脂肪成分较高(多数超过50%)，脂肪的介电常数和电导率都相对很低，因此，正常乳房组织的平均介电常数在10左右，而恶性肿瘤组织的介电常数和电导率均