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生物体电磁特性微波测量的仿真研究

作　者: 丁亮
导　师: 刘培国
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 生物电阻抗测量微波近场成像电磁逆散射正则化
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物电磁学(Bioelectromagnetics,BEM)是电磁场理论与生物医学的交叉学科,是近二十年来国内外学者重要的研究领域之一,在国际学术界受到普遍的重视,已经成为电磁场与微波领域的一个重要分支。由于不同种类的生物组织以及同种组织在不同状态下的电磁特性不一样,通过测量生物组织的电磁特性参数就可以获得丰富的结构信息和病理信息。生物体电磁特性微波测量研究将为医学诊断提供有力的支持,并且也是人体电磁防护研究的基础。本文的研究内容是国防科学技术大学科研计划项目“生物体的电磁分布特性研究”的一部分。以生物体电磁特性测量研究为主线,主要研究了生物电阻抗测量方法、生物体微波近场电磁特性测量和生物组织电磁特性反演。本文的工作主要分为以下四个方面:1、概述了生物组织电阻抗测量技术、生物体微波近场电磁特性测量和生物组织电磁特性反演技术的概念、研究现状及相关的方法。2、研究了生物组织的电特性和磁特性,并且归纳总结了生物组织电阻抗测量方法。3、研究了生物体微波近场电磁特性测量方法。由于正常组织和病变组织在介电常数和电导率上有明显的差异,且正常脂肪组织在微波频段对电磁波相对透明,因此我们以乳房肿瘤检测为背景,验证了共焦成像方法。我们建立了平面乳房模型进行FDTD仿真计算,并基于仿真数据对早期乳房肿瘤模型进行成像,证明了这种方法的可行性。4、基于电磁测量的生物组织电磁特性反演研究。为了得到生物组织的电磁特性,我们需要求解电磁逆问题。由于逆问题的病态性和非线性,我们需要通过很大计算量才能得到一个比较符合实际情况的计算值。为了降低计算量,我们提出了一种引入先验信息的方法,并相应的提出一种新的正则化方法。本文针对简单的二维模型进行了计算,得出比较准确的结果,由此证明了算法的正确性。

生物体电磁特性微波测量的仿真研究

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