微波时空波束赋形成像技术研究

摘要

乳腺癌是危害女性健康的常见恶性肿瘤疾病，死亡率居妇女恶性肿瘤死亡率第一。乳腺癌的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，乳腺痛的早期诊断技术成为目前国内外乳腺癌研究的一个重点。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。
　　 本文基于乳房的二维及三维模型，采用时域有限差分算法(FDTD)，探讨了超宽带微波波束赋形成像技术在早期乳腺癌检测中的应用。首先构建了两种二维乳房仿真模型：单肿瘤与多肿瘤。利用FDTD方法求得了扫描区域内的场强分布，并利用微波成像算法对早期乳腺肿瘤进行成像研究。采用单天线多方位多次成像，并将成像结果叠加，从而达到肿瘤检测的目的。从结果上可以看出，采用该方案可以有效地探测早期乳腺肿瘤。证明了超宽带微波用于检测乳腺肿瘤的可行性。接下来，构建了乳房的三维仿真模型，探讨了三维模式下的肿瘤成像方案。在不需要参照无肿瘤模型的情况下，即可以检测出肿瘤的位置信息。