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UWB近场医学检测系统设计与实现

作　者: 张怡
导　师: 姚萌
学　校: 华东师范大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: UWB 微波近场成像微波信号传输数据存储肿瘤诊断检测
分类号: TH776
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 125次
引　用: 3次
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内容摘要

乳腺癌是危害妇女健康的主要恶性肿瘤，其发病率正在逐年上升。乳腺癌的早期检测和诊断对于有效地实施手术切除以及相应的治疗起着关键作用，对提高治疗的成功率和患者的远期存活率具有非常重要的意义。因此，早期乳腺肿瘤成像技术已成为当前国内外医疗影像界研究的一个焦点。UWB超宽带信号(Ultra—WideBand)具有很强的穿透性、对目标信息的携载能力和伪白噪声特性。以UWB技术为基础的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。为安全、快速、准确地检测早期乳腺肿瘤提供了技术上的可能。用于辅助诊断乳腺癌的超宽带信号近场成像技术是一种以UWB信号作为信息载体的一种新型检测手段，主要是利用UWB信号获取乳房内部介质特性分布的信息，将接收到的透过乳房的信号进行处理，根据乳房组织中正常组织与癌组织之间介电特性的不同，在计算机中用专门的反演算法进行还原重构，并对乳房的结构进行成像，进而判断疑似病变的位置和大小。本文以上海市重大科技攻关重点基础项目“乳腺癌超短脉冲(UWB脉冲)近场成像方法和早期乳腺癌诊断方法研究(03JC14026)”为背景，以UWB近场检测早期乳腺肿瘤的系统实现方法研究为主线，深入探讨了近场环境下乳房组织的电磁特性，设计实现UWB近场医学检测系统。文中概要地介绍UWB近场环境下乳腺肿瘤检测的需求和应用背景，并介绍国内外乳腺肿瘤检测的应用现状。其次，就现状进行分析并提出实现方案。然后，重点分析在UWB近场环境下乳腺肿瘤检测的硬件设计方案。通过关于设计要点的分析，提出系统设计框架。最后，在硬件平台上实现上述设计，并使用Visual Basic完成数据采集与存储软件的开发。本文所研究的检测方法还可以推广到其它皮下肿瘤的诊断应用，如皮肤癌、淋巴癌的检测。此外，UWB近场检测方法亦可成为人体生物组织中电磁特性不同的医学体目标的成像新方法。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-13
第一章引言  13-18
  1.1 研究背景  13
  1.2 常用乳腺肿瘤检测方法  13-14
  1.3 UWB近场乳腺肿瘤检测方法的提出  14-15
  1.4 论文的研究意义  15-16
  1.5 本文研究目标  16
  1.6 论文内容安排  16-18
第二章 UWB微波近场检测系统概述  18-24
  2.1 UWB探测技术  18-20
    2.1.1 UWB信号定义  18
    2.1.2 UWB信号的特点  18-19
    2.1.3 UWB信号检测乳腺组织的机理  19-20
  2.2 UWB微波近场医学检测系统的构成  20-22
  2.3 源信号产生、目标信息获取、处理及数据采集系统  22
  2.4 近场成像软件系统  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章高频宽带信号产生以及信号处理系统的硬件设计  24-39
  3.1 UWB近场检测乳腺肿瘤的物理基础  24-26
    3.1.1 乳腺肿瘤的位置特点  24
    3.1.2 微波环境下乳房组织与恶性肿瘤的不同电磁特性  24-26
  3.2 检测原理  26-28
  3.3 检测信号的频率选择  28-29
  3.4 UWB信号源与天线  29-34
    3.4.1 UWB信号源  29-30
    3.4.2 UWB信号源实现方法  30-34
    3.4.3 发射与接收天线  34
  3.5 信号处理电路设计  34-37
  3.6 微带传输线设计  37-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章数据采集和存储  39-52
  4.1 数据采集设备  39-40
  4.2 数据采集软件的设计  40-49
    4.2.1 数据采集设备的USB接口  40-42
    4.2.2 应用程序设计  42-49
  4.3 数据库结构设计  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章实验结果与分析  52-66
  5.1 实验环境  52-55
  5.2 实验方法  55-57
  5.3 实验结果与数据分析  57-66
第六章总结与展望  66-68
参考文献  68-71
附录  71-73
致谢  73-74
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文  74

UWB近场医学检测系统设计与实现

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