基于修正四阶Cole-Cole模型的太赫兹波段生物组织介电特性估算方法探索

摘要

为了获得生物组织在太赫兹波段的相对介电常数和电导率,在四阶Cole-Cole模型基础上进行修正,使修正后的模型不仅能描述生物组织在10 Hz ～100 GHz频段的介电特性,还能描述生物组织在太赫兹波段的介电特性.在四阶Cole-Cole模型上新增了一项ωk/i,对正常皮肤组织在10 Hz～20 GHz和0.15 ～1.95 THz频段的介电特性的实验数据按照文献方法进行处理,提取四阶Cole-Cole修正模型的参数.在10 Hz～100 GHz频段内,原有模型和修正模型计算值的相对误差在5％以内,并且在太赫兹波段正常皮肤组织修正模型的相对介电常数和电导率的计算值与实验数据的相对误差基本在10％以内,结果验证了四阶Cole-Cole修正模型的正确性.将该修正模型应用在脑白质和脑灰质太赫兹波段的介电特性的计算中,得到脑白质和脑灰质在0.15 ～ 1.95 THz频段的相对介电常数和电导率.所提出的四阶Cole-Cole修正模型还可以对其他生物组织在太赫兹波段的介电特性进行预测.