基于人体电磁特性的体表寒热虚实与异常结节识别方法研究

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人体是一个变化的电磁场,其电磁特性往往能够反应出某些生理状态。人体体表的寒热虚实可以反应出某些生理或病理状态,并且早期体表异常结节组织的识别对人体健康状态的预防也尤为重要,但人体的电磁特性与体表寒热虚实和异常结节组织的联系较少,缺乏针对性的实验研究。基于上述背景,本文主要从人体电磁特性方面对体表寒热虚实和异常结节组织进行相关的仿真分析和实验,寻找所表征的相关物理参数和探索相应的识别方法,对人们身体健康情况的预防和诊断都具有重要理论意义和应用价值。本文的主要工作与结论如下:(1)分析了人体电磁特性测量方法和传感器特性。重点分析测试了复合阻抗传感器不同电极位置对其稳定性的影响,通过实验研究分析优化了电极的位置,保证了阻抗相对值的稳定性和一致性,并为阻抗传感器的一体化设计提供了实验基础;优化了微波S参数传感器的结构,在传感器线圈上方增加屏蔽层,克服了外界和人体误触产生的影响。(2)研究了人体体表的寒热虚实与人体阻抗和微波S参数的关系。采用复合阻抗和微波S参数传感器进行实验研究,利用高精度温度传感器和硬度计进行辅助研究,分别进行了体表寒热与阻抗、虚实与阻抗和微波参数、寒热虚实综合的实验研究,结果表明:表征人体寒热的温度参数与谐振点频率、谐振点S11和单频点S11(525MHz)的相关性较强,与阻抗和相位参数的相关性较弱;表征人体虚实的硬度参数与谐振点频率、谐振点S11和单频点S11(525MHz)的相关性较强,与阻抗和相位参数的相关性较弱。通过人体的电磁特性可以反映体表寒热虚实的状态,为寒热虚实的客观化研究建立了物理基础。(3)进行了人体体表异常结节组织的微波S参数的识别方法研究。基于微波S参数传感器,重点进行了实验方法研究,提出了移动测量法和对比测量法,分别进行了硅胶模拟结节组织的仿真与实测分析、猪肉模拟结节组织和人体模拟结节组织的实测分析、人体实际出现结节组织时的实测分析,结果表明:当正常组织中出现异常结节组织时,结果均为微波S11谐振频率减小;当正常组织中出现异常结节组织时,移动测量法所得S21参数差值在某一频点处随位置变化曲线具有明显的倒双峰特征,对比测量法所得S21参数差值在某一频点处出现极大值。因此微波S参数传感器可以应用到人体体表异常结节组织的识别当中。
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