本文選題：乳腺腫瘤 + 時域有限差分��； 參考：《天津大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：乳腺癌現(xiàn)已成為威脅女性健康的第一大惡性腫瘤疾病。早期發(fā)現(xiàn)有助于患者及時前往醫(yī)院接受合理治療,以提高存活率。目前作為最常用的檢測手段,鉬靶X射線乳房照相術(shù)能夠較準(zhǔn)確地檢測腫瘤。然而,該技術(shù)有許多缺點(diǎn),如電離輻射、對乳房擠壓等,其本身可能增加罹患癌癥的幾率且給女性帶去身心上的痛苦,因此該技術(shù)不能作為一種經(jīng)常性使用的手段。最近十幾年,超寬帶微波乳腺腫瘤技術(shù)被提出并得到廣泛研究。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于安全無輻射、便宜易集成攜帶、對乳房無壓迫等,能夠作為一種輔助常規(guī)定期自查手段。目前世界上有多個課題組致力于該技術(shù)的研究開發(fā)。在許多早期模擬研究中,檢測實(shí)驗(yàn)未考慮天線結(jié)構(gòu)的影響,為了簡化仿真而選擇利用點(diǎn)源代替天線。且使用的乳房模型通常是較為簡單的矩形、半球型等模型,而真實(shí)的乳房外形輪廓、內(nèi)部組織分布都更復(fù)雜。為了更加真實(shí)地模擬電磁波在現(xiàn)實(shí)環(huán)境的傳播,有必要將天線結(jié)構(gòu)以及形態(tài)學(xué)上真實(shí)的乳房模型加入到仿真系統(tǒng)中。本文首先基于FDTD算法完成了電磁場仿真,并使用集總元件技術(shù)將阻性電壓源加入到天線饋電端口,完成了對超寬帶天線建模仿真。本文共對兩款天線進(jìn)行了仿真模擬,其中一款工作在空氣中,另一款工作在與皮膚接觸環(huán)境中。接下來利用第二款天線組成陣列加入到乳腺腫瘤檢測系統(tǒng)仿真中,并將仿真得到信號使用成像算法進(jìn)行處理,驗(yàn)證了成像算法的適用性。本文基于臨床MRI醫(yī)學(xué)影像導(dǎo)出了三種乳房模型。其一為組織分塊模型,基于該模型,本文研究了乳腺多少對最終成像效果的影響,并提出了一種檢測多發(fā)腫瘤的方法。其二為應(yīng)用于FDTD仿真的二維模型,該模型更加真實(shí)地模擬了乳房外形輪廓以及內(nèi)部乳房組織分布情況。其三為應(yīng)用于FDTD的三維模型,該模型是通過對MRI圖進(jìn)行插值處理后,導(dǎo)出對應(yīng)MRI-FDTD二維模型切片并堆疊得到。最后本文將MRI-FDTD二維、三維模型耦合加入到FDTD程序中,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了成像算法的適用性。
[Abstract]:Breast cancer has become the first major malignant tumor disease threatening women's health. Early detection can help patients to go to hospital in time to receive reasonable treatment to improve survival rate. At present, mammography is the most commonly used method to detect tumor accurately. However, the technique has many disadvantages, such as ionizing radiation, breast compression and so on, which in itself may increase the risk of cancer and bring mental and physical pain to women, so it cannot be used as a means of regular use. In recent years, ultra-wideband microwave (UWB) technique for breast neoplasms has been proposed and widely studied. The advantages of this technique are that it is safe and radiation free, cheap and easy to carry, no compression to the breast, and can be used as a supplementary routine self-examination method. At present, there are many research groups in the world dedicated to the research and development of this technology. In many early simulation studies, the effect of antenna structure has not been considered in the detection experiment. In order to simplify the simulation, the point source is chosen to replace the antenna. The mammary models used are usually simple rectangular and hemispherical models, while the actual breast contour and internal tissue distribution are more complicated. In order to simulate the propagation of electromagnetic wave in real environment more realistically, it is necessary to add the real mammary model of antenna structure and morphology to the simulation system. In this paper, the electromagnetic field simulation is completed based on FDTD algorithm, and the resistive voltage source is added to the antenna feed port using lumped component technology, and the UWB antenna modeling and simulation is completed. In this paper, two antennas are simulated, one working in air and the other in contact with skin. Then the second antenna array is added to the simulation of breast tumor detection system, and the simulation signal is processed by the imaging algorithm, which verifies the applicability of the imaging algorithm. Three breast models were derived based on clinical MRI images. Based on the model, the influence of how much mammary gland has on the final imaging effect is studied, and a method to detect multiple tumors is proposed. The second is a two-dimensional model which is applied to FDTD simulation. The model can simulate the outline of breast and the distribution of breast tissue more realistically. The third is the 3D model applied to FDTD. The model is obtained by interpolating the MRI image and deriving the corresponding two-dimensional MRI-FDTD model slicing and stacking. Finally, two and three dimensional models of MRI-FDTD are coupled into the FDTD program, and the applicability of the imaging algorithm is verified by simulation experiments.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R737.9;TN822.8

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本文編號：2022181