發(fā)布時間：2020-12-13 19:38

　　近年來,皮膚癌的發(fā)病率和死亡率都呈現(xiàn)正增長趨勢,被認(rèn)為是世界上最普遍的癌癥類型,使得人類生命健康受到嚴(yán)重威脅。在早期檢測出皮膚癌并及時采取治療能夠大大提高皮膚癌的治愈率,因此早期皮膚癌檢測技術(shù)是關(guān)鍵。皮膚癌檢測手段主要包括皮膚鏡像診斷、物理檢測技術(shù)和微波檢測技術(shù)。皮膚鏡像診斷準(zhǔn)確性低且復(fù)雜性高,物理檢測技術(shù)價格昂貴且其檢測過程中的輻射會對人體傷害。因此,前兩者并不能滿足早期皮膚癌檢測的要求。目前,許多微波檢測技術(shù)主要是使用毫米波探頭對皮膚癌進(jìn)行檢測。正常皮膚組織和皮膚癌具有不同的含水量,進(jìn)而在介電特性上會存在差異。毫米波照射對不同介電特性的皮膚組織會產(chǎn)生不同的反射,因此可以用于皮膚癌的檢測。但是,這種毫米波探頭單次只能檢測小部分的區(qū)域,對大面積的皮膚檢測需要進(jìn)行多次掃描,會耗費較長的時間。因此,本文提出一種基于毫米波表面等離激元(SPP)傳輸線的皮膚癌檢測技術(shù),可以實現(xiàn)實時高效、安全無損的皮膚癌檢測。同時,結(jié)合近場感知成像技術(shù),不但可以檢測皮膚癌位置,還可以對皮膚癌的形狀大小進(jìn)行二維的成像。本文主要研究內(nèi)容如下:本文對生物組織的介電特性進(jìn)行解釋,并介紹幾種生物組織介電特性的計算模型。正... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種常見類型的皮膚癌[6]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-技術(shù)由于其無損傷、方便和快捷等優(yōu)點，逐漸地引起了人們的關(guān)注。1979年，Gautherie等人[26]分別使用了30GHz和68GHz兩種毫米波掃描儀對14個乳腺癌患者進(jìn)行了熱像圖研究。結(jié)果顯示，紅外熱像圖與熱圖像存在很小的相關(guān)性，表明了毫米波的深度感知能力。自此，開啟了人們利用毫米波進(jìn)行乳腺癌檢測研究的大門。Chao等人[27]通用高功率的后向波振蕩器激勵產(chǎn)生毫米波準(zhǔn)光譜學(xué)，再利用不同組織的透射光譜和介電常數(shù)值生成清晰的三維組織結(jié)構(gòu)圖，這樣在重建的圖像中便可以很容易地檢測到組織中的腫瘤。幾種典型的毫米波檢測技術(shù)的原理圖如圖1-2所示[28]，毫米波檢測乳腺癌進(jìn)一步肯定了毫米波等高頻電磁輻射波對人體組織檢測的可能性。圖1-2幾種毫米波組織傳感檢測技術(shù)的原理圖[28]但乳腺癌和皮膚癌之間存在著根本的區(qū)別，在使用微波檢測皮膚癌的方法之前需要考慮這些區(qū)別。皮膚介電特性與水、鈉、蛋白質(zhì)含量等參數(shù)直接相關(guān)，這些參數(shù)在正常皮膚和癌變皮膚之間存在差異，特別是皮膚組織的水含量，這種水含量的差異在微波測量中很容易檢測到。在微波頻率下，正常皮膚的介電特性可以通過測量其反射特性來區(qū)別于癌變皮膚的介電特性。微波反射(S11)測量已被發(fā)現(xiàn)能夠區(qū)分癌癥組織[29]，包括皮膚癌[21]。在文獻(xiàn)[30]中，Chand等人用一種開放式同軸探頭來區(qū)分不同性質(zhì)的皮膚，證明了傳統(tǒng)的開放式波導(dǎo)探頭測量皮膚的概念。但對于早期皮膚癌的檢測這種尺寸較小的癌變組織區(qū)域，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-化，這也稱之為生物組織的色散特性。如圖2-1所示，隨著頻率的升高，電導(dǎo)率呈現(xiàn)遞增的趨勢，介電常數(shù)則是隨之呈現(xiàn)遞減的趨勢。在10Hz到100GHz的頻譜中有三種主要的色散區(qū)域:（1）色散：頻率一般小于千赫茲，通常認(rèn)為是細(xì)胞膜的離子擴(kuò)散作用的影響，呈現(xiàn)出高電導(dǎo)率和低介電常數(shù)。（2）色散：在數(shù)十萬赫茲頻段的區(qū)域，該區(qū)域的電導(dǎo)率和介電常數(shù)相比于色散區(qū)域分別出現(xiàn)升高和降低。主要是由于細(xì)胞膜的極化作用，起到了阻礙離子在細(xì)胞內(nèi)外介質(zhì)之間流動的作用，其他貢獻(xiàn)來自蛋白質(zhì)和其他有機(jī)大分子的極化。（3）色散：在千兆赫茲頻段的區(qū)域，生物組織介電常數(shù)和電導(dǎo)率是由自由水分子極化所產(chǎn)生的色散特性所決定的。其中，毫米波屬于色散區(qū)域，可以利用毫米波檢測皮膚內(nèi)部自由水的情況來確定皮膚介電常數(shù)。圖2-1生物組織介電特性的頻率依賴性的典型例子2.2.2介電特性的計算早在20世紀(jì)初，研究人員便描述了一些能夠在寬波長范圍內(nèi)測定動物組織介電特性的實驗。測量介電特性的方法可以依據(jù)激勵源分為三種：頻域法、時域法和波譜法（色散傅立葉變換波譜法）[44]。比起時域法，頻域法適用于微波和射頻范圍，而對于亞毫米波范圍，更多選擇波譜法進(jìn)行測量。在射頻波

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于組稀疏表示的壓縮感知核磁共振成像算法[J]. 王宇,張樂毅,郝耀軍.  內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)漢文版). 2017(01)

碩士論文
[1]基于壓縮感知的近場微波成像系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 馬定妃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于表面等離子體激元的微波/毫米波生物傳感器[D]. 張寶.電子科技大學(xué) 2018
[3]生物組織介電特性測量及模擬材料研究[D]. 馮健.南方醫(yī)科大學(xué) 2015
[4]毫米波檢測皮膚癌的技術(shù)研究[D]. 李慶云.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號：2915070