通信工程文献翻译——摘要——我们介绍一种以共焦微波成像系统用于探测乳腺癌并使其图象生动再现的运算法则。为了测试这一方法的功效，我们在FDTD的模型之上发展出一个乳腺癌的二维空间生物核磁共振成像。这一生物成像算法用于FDTD对于反馈信号的估算，得到微波成像从而明确地识别出癌变是否存在及其所在位置。这些防真证明了这种新颖的方法对于小的乳房肿瘤探测及成像的可行性。

关键词——乳腺癌探测，FDTD，微波成像，超声波宽频带雷达。

I.介绍

乳房X线照相术是探测不可触及的早期乳腺癌的最有效像的成方法。然而，尽管图表技术显著的发展了，但其局限性还是导致了较高的错误率，特别是在更年期乳房密度增加的女性则更为模糊。因此，其他能够反映身体组织的技术正处在调查研究之中。其意义在于规定了一项不电离微波乳房成像的基本原理用于对比正常乳房组织的绝缘体以及恶性肿瘤[1]-[3]。窄带微波X线断层摄影术[4]，[5]在图象的重现中还原了绝缘体，但需要强大的计算机算法来解决倒转散射的问题。在这篇论文当中我们展示了能够生动再现乳腺癌的简单实用的脉冲调制共焦微波成像技术（CMI）[6]，[7]。在我们的方法中，天线阵列中的每一个天线都将向乳房发送一束超短波脉冲并接受其反射信号。这些反射回来的波形将产生相位变化并叠加合成为一个焦点。焦点的位置在扫描胸部时根据其波形加以确定。如果得到一个对比十分强烈的物体，例如恶性肿瘤，存在于焦点之上，波形将精确的叠加在一起。而正常的乳房组织所在处的焦点得到的信号将会是混乱无条理的。在这种情况下，伴随着混乱信号的减弱，肿瘤反射的信号将会增强。系统对乳房内部的逐点扫描将会得出乳房内部的微波图象。

II.系统构造和模型

我们认为安放天线阵列的系统结构应该是自然地平放在平躺着的病人的乳房表面. 一个被选择定向的重要的特征是，能够访问近似50%的癌症发生的胸部的上部四分之一的圆周[8]。当乳房是扁平的形状时这一区域很难接近，就象乳房X线照相术的情形一样，亦或扩展出一个开放的扫描平台，就象微波X线断层摄影术[5]或CMI构造的情形。

为了测试第三部分中介绍的图象再现算法，我们发展出了一个自然变平乳房的FDTD现实模型。为了研究其可行性，我们介绍一种二维模型；然而，这里所介绍的也直接适用于......

Abstract—We present a computationally efficient and robust image reconstruction algorithm for breast cancer detection using an ultrawideband confocal microwave imaging system. To test the

efficacy of this approach, we have developed a two-dimensional (2-D) anatomically realistic MRI-derived FDTD model of the cancerous breast. The image reconstruction algorithm is applied to FDTD-computed backscatter signals, resulting in a microwave image that clearly identifies the presence and location of the malignant lesion. These simulations demonstrate the feasibility of detecting and imaging small breast tumors using this novel approach.

Index Terms—Breast cancer detection, FDTD, microwave imaging, ultrawideband radar.

I. INTRODUCTION

X-RAY mammography is the most effective imaging method for detecting nonpalpable early-stage breast cancer. However, despite significant progress in improving mammographic technique, persisting limitations result in relatively high false negative and false positive rates, particularly in pre-menopausal women where increased breast density can obscure nonpalpable lesions. Therefore, techniques that image other physical tissue properties are under investigation. The significant contrast in the dielectric properties of normal breast tissue and malignant tumors [1]–[3] provides a strong rationale for nonionizing microwave breast imaging. Narrowband microwave tomography [4], [5] recovers the dielectric properties in the reconstructed image, but requires computationally

intensive algorithms to solve the inverse scattering problem. In this paper, we show that pulsed confocal microwave imaging (CMI) [6], [7] permits simpler, yet robust image reconstruction.......