微波热致超声成像仿体及系统小型化改进实验研究

摘要

微波热致超声成像（MITAT，microwave induced thermo-acoustic tomography）是一种极具潜力的生物医学检测技术。该技术通过电磁波激励生物组织产生微波热致超声信号，对生物组织进行图像重构，进而达到检测病变的目的。对于乳腺癌检测，正常组织与癌变组织电参数差异很大，得到的图像具有很高的对比度。同时，由于超声信号波长很小，所得到的图像具有较高分辨率。
　　本文的工作重点为微波热致超声成像仿体研究和成像系统的小型化改进，以及针对小型化改进的相关实验研究。
　　首先，介绍了一些常规的乳腺癌检测方法，分析了这些方法的优势以及局限性。对微波热致超声成像的机理从声学和电磁学的两个角度进行了分析和理论推导，突出了其高对比度和高分辨率的两个特点，说明了在成像机理上所具有的优越性。
　　其次，对于微波热致超声成像仿体进行了详细的研究。对于应用在MITAT成像的仿体，分析了其设计准则，确定了其详细的配比方案。对制备好的仿体样本的电参数和声参数进行了测定，并且对其激发微波热致超声信号（MITA信号）的性能与实际生物体组织进行了对比。结果表明，在MITAT实验中，本文设计的仿体可以替代一般所使用的生物组织，对于系统的设计、改进和调试能够起到重要的评估和参考作用。
　　最后，是对微波热致超声成像系统小型化的改进以及相关的实验研究。针对MITAT系统小型化的设计需要，给出了MITAT小型化系统的改进方案。对于系统馈电部分，和微波辐射部分等关键的系统部件进行了相应的改进和设计。并且结合我们所设计的MITAT仿体，对于各个环节的改进的可行性都开展了相关的实验来进行验证。最终在搭建好的小型化系统上，得到了二维的成像结果。为系统后续的临床化改进提供了重要的参考依据。

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第一章 引言

1.1 选题意义

1.2 研究背景

1.3 微波热致超声成像研究现状

1.4 本文的主要工作

1.5 本章小结

第二章 生物组织的微波热致超声理论基础

2.1 生物组织高频电参数

2.2 生物组织的超声特性

2.3 微波热致超声成像机理

2.4 本章小结

第三章 微波热致超声成像仿体研究

3.1 仿体研究的意义

3.2 微波热致超声成像仿体设计原则

3.3 仿体的制作

3.4 仿体参数的确定

3.5 本章小结

第四章 微波热致超声成像系统小型化改进实验研究

4.1 微波热致超声成像小型化系统改进

4.2 微波脉冲功率源选择

4.3 脉冲放大器

4.4 超声探头

4.5 波导同轴转换器性能验证实验

4.6 系统辐射天线验证实验

4.7 步进扫描及采集系统

4.8 系统平台装配实测

4.9 复杂样本激发MITA信号实验

4.10 系统二维成像实验

4.11 本章小结

第五章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果