[发明专利]一种基于医学影像的可穿戴微波检测天线及天线阵列的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于医学影像的可穿戴微波探测天线及天线阵列的设计方法，根据获取的被测身体部位医学影像提取天线需求信息，设计可穿戴微波探测天线及天线阵列。从核磁共振图像提取但不限于：各种组织的分布以及探测目标的位置和尺寸；从三维扫描图像提取但不限于：人体表面区域的形状和尺寸。根据以上提取的信息确定：微波探测的最优路径以及探测频率，可穿戴微波天线及天线阵列的摆放区域的位置和尺寸。从预先设计的天线库中进行筛选，且用户依据个人喜好对筛选结果进行选择和优化，生成可制化可穿戴天线及天线阵列的解决方案。通过上述方式，本发明能够设计符合用户个体特性的功能和尺寸要求且满足用户喜好的可穿戴微波探测天线及天线阵列。

技术领域

本发明属于生物医学检测技术领域，特别是涉及一种可以穿戴微波探测天线及天线阵的设计方法。

背景技术

目前常用生物医学检测方式包括X射线摄影术、计算机断层扫描和核磁共振技术等，但上述方法均存在一定缺陷，如对人体产生辐射伤害、费用高、占用空间大等。与上述技术相比，微波探测具有独有的优势，具有辐射低、毫米级定位和检测成本低等优点，而且微波传感器可以集成到可穿戴的设备中，提供长期和实时的人体检测。微波探测人体的原理在于不同生物组织与电磁波的吸收、反射及衍射性质的不同，从而区分出不健康的组织（比如肿瘤组织）。以上解决方案，能够实现对早期肿瘤进行检测，同时还能够对中风进行应急检测，以及联合物联网平台实现远程医疗服务。现有的可穿戴微波天线阵，一般会均匀的摆放于平面或者规则曲面上，并没有考虑人体表面的自然弯曲情况，以及用户组织分布情况。为了符合用户个体不同组织分布、自然生理弯曲，降低电磁辐射对身体的影响，如何设计符合个体用户需求的可穿戴微波探测天线与天线阵列结构及分布至关重要。

发明内容

本发明公开了一种基于医学影像的可穿戴微波探测天线及天线阵列的设计方法，根据获取的被测身体部位医学影像提取天线需求信息，设计可穿戴微波探测天线及天线阵列。本发明考虑了微波探测对象的差异性，包括：用户个体不同，探测身体部位不同以及探测疾病种类的不同；同时还考虑了用户的个人喜好，包括美观性和舒适性。

本发明的技术方案如下：

根据被测用户的核磁共振图像，确定人体内部各种组织分布以及探测目标位置和尺寸，用于选择微波探测的最优路径和确定天线及天线阵列的探测频率；根据被测用户的三维扫描图像，确定人体身体表面允许摆放天线及天线阵列区域的形状和尺寸，用于选择可穿戴微波天线及天线阵列的尺寸和摆放方式。

前述的提取的天线或天线阵列的探测最优路径和探测频率以及允许天线摆放区域的形状和尺寸要求，从预设的天线库中，选择天线或天线阵列并进行优化，包括下列步骤：

1）在预设的天线库中，首先遍历所有的单天线，选出满足探测频率需求的单天线的集合A，若A为空集，则转2）；若A不为空集，则转3）。

2）遍历所有的天线阵列，选出满足探测频率需求的天线阵列的集合B，若B为空集，则转7）；若B不为空集，则转4）。

3) 根据探测最佳路径方法，对于集合A中的每一个单天线a_i，将单天线a_i波束主瓣对称轴与最佳路径所在直线重合，并朝向探测目标。保持天线的波束主瓣方向不变，将天线贴紧被测身体部位。判断天线边缘是否与人体被测身体部位相交或者挤压进入人体测身体部位，若是则天线不满足形状和尺寸要求，舍弃该天线；若否，认为该天线符合允许摆放区域的形状和尺寸要求，将该单天线加入集合C中。此时判断C，若为空，转2）；否则，转5）。