基于部分动态介电特性的非侵入式微波热化疗多目标自适应波束成形
信号处理
2026-05-04 v1
摘要
我们研究了针对非侵入式微波热化疗的多目标自适应波束成形设计策略。我们的关注点在于解决在介电特性变化条件下，维持对所需区域的聚焦能量沉积，同时减少其他区域不必要加热的挑战。加热介质会导致介电特性的变化，这些变化可能降低基于固定权重波束成形器的效果。典型的热化疗波束成形设计使用由 MRI 或微波断层扫描获取的患者特异性高分辨率介电图谱，但此过程耗时且难以实现实时。本文我们探讨了在各种非均匀介质下进行微波热化疗的有效性，针对动态介电条件，旨在为未来的自适应实时微波热化疗技术提供设计指导。我们希望通过在 2.5 GHz 载波频率下选择性吸收电磁波聚焦，获得约45摄氏度的温度，以实现细胞凋亡，同时在处理区域之外放置零位以避免不必要的加热。我们评估了线性约束最小功率 (LCMP)算法用于近场多目标波束成形的有效性，并检查了基于简单解析模型和解剖学真实数值乳腿模型的有限差分时域 (FDTD) 仿真得到的功率密度。为了全面了解波束成形器的有效性，我们评估了在简单均匀情形、非均匀情形以及 MRI 提取的乳腿模型中的结果热图。
引用
@article{arxiv.2605.00215,
title = {Multi-Objective Adaptive Beamforming Using Partial Knowledge of Dynamic Dielectric Media for Non-Invasive Microwave Hyperthermia},
author = {Ahona Bhattacharyya and Tessa Haldes and Jeffrey A. Nanzer and Susan C. Hagness},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.00215},
year = {2026}
}