基于超材料的传感器的设计和实验验证,用于乳腺,肺和脑癌检测中的微波成像

科学领域:

• 电磁学和微波工程 电磁学和微波工程
• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 早期癌症检测对于改善患者的治疗结果至关重要.
• 微波成像 (MWI) 提供了一个有前途的非侵入性诊断模式.
• 现有的MWI传感器在分辨率和灵敏度方面存在局限性.

研究的目的:

• 为高分辨率MWI提出和验证一种创新的微条带传感器几何结构.
• 提高MWI传感器的性能,以早期检测乳腺癌,肺癌和脑癌.
• 调查拟议的传感器设计的电磁性质和性能特征.

主要方法:

• 一个由共平面波导供电的微条纹补丁天线的设计.
• 整合了一种基于金属材料 (MTM) 层的透镜和一个人工磁导体 (AMC).
• 使用FR4层和实验验证的传感器原型的制造.
• 基于模拟的实验,使用MWI系统模型与相关的幻影.

主要成果:

• 拟议的传感器在天线共振频率附近表现出负 (ENG) 属性.
• 实验验证证证实了优良的电气和电场特性.
• 在4.56GHz时实现了8.5dBi的增强,AMC增强了3.8dBi的增强.
• 已证明适用于检测大脑,肺和乳腺瘤,具有精确的尺寸歧视.

结论:

• 新型微条带传感器设计显著提高MWI性能,用于早期癌症检测.
• 传感器的定向辐射模式和改进的增益对于准确的瘤定位和特征是至关重要的.
• 拟议的传感器与最先进的MWI传感器相比,表现出具有竞争力的性能,特别是在增益,定向性和阻抗匹配方面.