黑色素瘤生长的有限元三维模型及在 6GHz 下黑色素瘤介电特性的时间依赖背散射数据.pdfVIP

黑色素瘤生长的有限元三维模型及在6GHz下黑色素

瘤介电特性的时间依赖背散射数据

EricLindström,LarisaBeilina,

DepartmentofMathematicalSciencesDepartmentofMathematicalSciences

ChalmersUniversityofTechnologyChalmersUniversityofTechnology

本andUniversityofGothenburg,andUniversityofGothenburg,

译SE-42196Gothenburg,Sweden,SE-42196Gothenburg,Sweden,

中erilinds@chalmers.selarisa.beilina@chalmers.se

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v2025年8月12日

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7摘要

7用于模拟真实恶性黑色素瘤（MM）生长的三维模型的有限元网格，已开发出包含皮肤

0.准确介电性能的功能。数值模拟说明了如何利用三维有限元网格生成后向散射数据，从而

8能够评估旨在确定所提出的三维模型介电性能的重建算法。

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5Keywords—有限元网格，有限元方法，麦克斯韦方程组，皮肤的介电特性，恶性黑色素瘤，微波成像

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:MSC代码:65J22;65K10;65M32;65M55;65M60;65M70

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x1介绍

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本研究提出了用于模拟三维真实恶性黑色素瘤（MM）生长的有限元网格。这些模型与MM发展区

域对应的皮肤属性准确表示相结合。为了生成有限元网格，我们将最近在[8]中提出的黑色素瘤生长几何

模型与在[7]中研究的皮肤模型结合在一起。

开发的模型的一个关键应用是微波医学成像[1]，用于检测恶性黑素瘤，这是一种致命的皮肤癌形式，

尽管它只占所有皮肤癌症病例的1%[1,8]。恶性黑素瘤的预后与其在皮肤中的原发肿瘤侵袭深度[7,8,16]

密切相关。微波医学成像作为一种非侵入性成像技术，比X射线成像等方法[15,32]具有显著优势。这使

其成为现有医疗影像方式如超声波[19,20]、X光和MRI[21]的有力补充。值得注意的是，X光和MRI

并不用于诊断原发性皮肤癌。因此，微波成像作为一种可以直接应用于皮肤的非侵入性技术[8]变得极具

吸引力。开发这项技术有望作为现有恶性黑素瘤诊断方法的宝贵补充。

以往的研究[8,26,34]已经强调了恶性组织与正常组织之间介电常数差异的变化，证明恶性肿瘤在低

于10GHz的频率下表现出比正常组织更高的相对介电常数值。然而，准确估计受黑色素瘤（MM）影响

的皮肤内部结构的相对介电常数仍然是一个重大挑战。这种估算依赖于分析由靠近或位于受MM影响的