1MHz-120MHz生物活性组织介电特性测量与分析方法

作者：张亮; 董秀珍; 刘培国; 史学涛

来源：中国医学物理学杂志, 2015, 32(01): 98-128.

• 终端开路同轴
• 介电特性
• 色散
• Cole-Cole方程

目的:研究生物活性组织高频段介电特性测量手段以及建模分析方法 ,为人体活性组织介电特性研究提供指导。方法:在1 MHz120 MHz频段上利用终端开路同轴探头对家兔肝脏、肌肉与肾脏组织进行单端口反射测量,并通过相位相消法解决工作频段下同轴探头的相位标校问题。根据简化后的等效电路模型对测量结果进行分析计算,最后得出被测组织在各频点下的介电特征参数,并将结果与阻抗测量得到的数据进行对比。同时,利用Cole-Cole方程对被测组织介电特性进行数据拟合分析。结果:通过与阻抗测量得到的数据对比证明,终端开路同轴能够在高频段内对生物组织介电特征参数进行很好的检测。同时,相位相消能够解决终端开路同轴探头在工作频段内相位标校问题,得到较好的测量结果。实验结果表明,含水量相当的组织介电特性在高频段内比低频段内更为接近,从一个方面验证了高频段组织内部水的极化与介电色散对组织介电特性分布的影响;此外,根据测量数据的Cole-Cole方程曲线拟合结果推测:不同生物同种类型组织的介电特性差异主要体现在Cole参数的弛豫部分。结论:通过理论分析与实测结果证实了终端开路同轴探头测量生物活性组织介电特性,并且利用Cole-Cole方程进行数据拟合进而分析生物组织介电特性的可行性,对今后更为深入的研究具有一定帮助。

• 单位
  第四军医大学; 生物医学工程学院; 国防科学技术大学