生物电阻抗测量的电磁场解析分析及乳腺检测仿真研究

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1、中文摘要生物电阻抗测量技术(BioelectricalImpedanceMeasuringTechnology)是利用生物组织与器官的电特性(阻抗、导纳，介电常数等)，提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤检测技术。这种技术具有无创、廉价、安全、无毒无害等特点，可以对心、脑、肺及相关循环系统进行功能评价，因此具有广泛的应用前景。在近十几年中，生物电阻抗测量技术的理论研究虽然有一定的进展，在似稳电磁场条件下，建立起了敏感场的数学模型，对生物电阻抗测量的正问题及其解析都有描述，但是存在

2、着模型简单求解方法复杂，在非似稳场条件下求解解析解困难的问题。乳腺检测仿真中，激励方式的不同及映射成像的仿真有待进一步研究。根据以上问题作者利用分离变量解析方法分别对矩形域、圆柱域解析分析，获得了该区域内拉普拉斯方程的解析解，为生物电阻抗测量的数学模型的建立打下了良好的基础。对圆形区域一般电磁场的亥姆霍兹方程进行了解析探索，得到了探索性的解析解公式。利用ANSYS有限元分析软件建立了人体三维模型，仿真研究了乳腺检测中同侧激励与对侧激励方式的不同，得出对侧激励方式要比同侧激励方式好。在简化模型中通过

3、仿真获得的乳腺模型数据能够清晰的反映乳腺模型内肿瘤模型的大小和位置，为通过映射成像的乳腺监测系统提供了理论基础。关键词；生物电阻抗似稳电磁场有限元方法乳腺肿瘤检测仿真ABSTRACT1rt把bioelectricimpedancemeasuringtechnologyisanon-invasivedetectingtechniquewhichextractsbiomedicalinformationrelatingtohumanbody’sphysiologicalandpathologystat

4、us，throughthemeasurementofelectricalcharacters(impedance,admittance．permittivity)inbiologicaltissueandorganTllistechnologypossessesmanyadvantages，such勰non-invasiveness，lowcost,safety,nontoxicity,harmlessn懿$andSOon．Functionevaluationofheart,brain,lunga

5、ndcirculationsystemcouldbeachievedusingthistechnique,80ithasextensiveapplicationperspective．The2Dand3DmodelsofBioelectricalimpedanceMeasuringTechnologyhavebeendevelopedinrecenttenyears．Amathematicmodelofsensitivefieldwasbuilttogivedetailedanalysisofbo

6、thnumericandanalyticsolutiontotheforwardproblemofBIAinthequasi-staticelectromagneticfield．However,thecomplexmodelisdifficulttosolve．T1lispaperpresentsthetheoreticalresearchonBioelectricalImpedanceMeasuringTechnologyineitherquasi-staticfieldornon-quasi

7、-staticfield．1rI坞analy虹calequationsarederivedwiththemethodofseparationofvariablewhenexcitationelectrodesareplacedatanylocationin2Dand3Dquasi-staticelectromagneticfield．Inadditiontheanalyticalequationisderivedwhenexcitationelectrodesareplacedatanylocat

8、ionincircularelectromagneticfield。Inmammarycanc七=rdetection,thedistributionoftheinsidemammarytissueismappedwhichissimulatedthroughmeasuringtheelectriccurrentinthetopofthegalaetophoreaccordingtothesimpletheoreticalgeometricalmodel．11lepaperanal