生物組織微波測(cè)量方法研究及應(yīng)用.pdf

1、各種生物組織電參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于腫瘤組織的檢測(cè)起著重要的作用。由于腫瘤組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)異于正常的組織，因此兩者之間的介電常數(shù)存在較大的差異，利用這種差異可以對(duì)腫瘤組織進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，如微波成像技術(shù)等。介電常數(shù)的測(cè)量方法主要有反射系數(shù)法，傳輸系數(shù)法，微擾法等。
　　 反射系數(shù)法將終端加載生物組織的測(cè)量探針采集到的反射系數(shù)轉(zhuǎn)換成待測(cè)生物組織的介電常數(shù)。這種方法可以準(zhǔn)確地測(cè)量出介電常數(shù)較高的生物組織，但是對(duì)于介電常數(shù)較低的生物組織，測(cè)量

2、結(jié)果不夠穩(wěn)定。其中測(cè)量探針分為三種，第一種是傳統(tǒng)的終端開路的同軸探針，第二種是基于同軸線的單極子天線，最后一種則是基于帶狀線的平面探針。傳統(tǒng)的同軸探針能夠進(jìn)行準(zhǔn)確而穩(wěn)定的測(cè)量，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但是由于它的非平面結(jié)構(gòu)，隨著探針尺寸不斷減小，其加工越來越困難，加工成本也越來越高。單極子天線雖然也能夠準(zhǔn)確地測(cè)量，但是由于它具有一個(gè)比較大的接地面，使得單極子天線很難插入到組織內(nèi)部，這也降低了它的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?；趲罹€的平面探針又可以分

3、為三種，一是終端開路的帶狀線，二是側(cè)端開路的帶狀線，三是接地板上蝕刻環(huán)形縫隙的帶狀線。這些平面探針在加工上比同軸探針更加方便，更易于集成，加工成本也比較低，但是平面探針的測(cè)量穩(wěn)定性不夠，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。當(dāng)探針采集到反射系數(shù)后，就可以利用各種不同的數(shù)學(xué)模型，將反射系數(shù)轉(zhuǎn)換成最終的介電常數(shù)。數(shù)學(xué)模型可分為：電容模型，虛線模型，導(dǎo)納模型，天線模型，有理函數(shù)模型。其中電容模型，虛線模型，導(dǎo)納模型適用于終端開路的同軸探針和所有的平面探針；天線模

4、型僅僅適用于單極子天線；有理函數(shù)模型適用于同軸探針和第三種平面探針。文章中對(duì)各種模型進(jìn)行了比較，而且分析了他們的適用范圍。
　　 本文還對(duì)微波加熱治療腫瘤過程中介電常數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。由于豬肝組織和肝腫瘤組織有比較相似的特性，因此本研究以豬肝組織為研究對(duì)象。利用已經(jīng)研制好的腫瘤治療儀以及PMCT(經(jīng)皮穿刺微波消融治療探針)探針對(duì)豬肝組織進(jìn)行加熱，利用以上的測(cè)量方法，選取終端開路的同軸探針來采集不同加熱時(shí)間下的反射系數(shù)，進(jìn)而