陈碧云 张业荣 潘鑫

(1.南京邮电大学电子科学与工程学院,南京 210003;2.空军航空大学,阜新 123000)



ADI-FDTD方法在乳腺癌检测正向计算中的应用

陈碧云1张业荣1潘鑫2

(1.南京邮电大学电子科学与工程学院,南京 210003;2.空军航空大学,阜新 123000)

传统的时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)算法受到稳定性条件的制约,时间步长受限于空间网格的尺寸.医学应用讲究即时性,为提高成像的速度, 文中采用无条件稳定的交替隐式时域有限差分(Alternating-Direction Implicit Finite-Difference Time-Domain, ADI-FDTD)算法替代传统的FDTD算法进行正向计算,通过实验得出采用 ADI-FDTD算法在保证精度的前提下,计算时间可缩短为FDTD算法的四分之一,为乳腺癌微波即时成像提供了可能.

交替隐式时域有限差分法;微波断层成像;乳腺癌

DOI 10.13443/j.cjors.2016013101

引 言

微波成像技术作为一种新型的乳腺癌检测手段,因低风险、高灵敏度和高对比度等一系列优点而日益受到重视[1-2].相比于乳腺钼靶X线检查,微波的能量仅为几个电子伏特,消除了对人体的健康隐患,同时非侵入式的检查手段不会给人带来不适;相比于磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)和正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography,PECT),微波成像的低成本为普查提供了可能;相比于多普勒超声成像,微波对肿瘤尤其是恶性肿瘤具有更高的敏感度,检出率更高[3].

国内外研究乳腺癌微波成像主要集中在两种方法：一种是共焦成像(Confocal Microwave Imaging, CMI)[4-7]；另一种是断层成像(Microwave Tomography, MWT)[8-13].MWT类似于现代医用中的CT,相比于CMI,其物理解释更清晰,更具医学诊断价值.MWT属于电磁逆散射的研究范畴,处理逆散射问题通常采用最优……