技术特征：
1.一种生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，所述方法基于以下客观事实：生物组织的介电特性随频率变化而改变，并在全频段中表现出4个色散特征，即α色散、β色散、δ色散、γ色散；对于每个色散特征，所述方法按照以下步骤实施：第一，根据复介电常数ε
*
的定义公式求解ε
*
：公式(1)中，σ和ε
r
分别为已测得的电导率和相对介电常数；第二，基于复介电常数ε
*
以及采样频率f的数值，并根据下列公式(2)的四阶cole
‑
cole模型表达式，对生物组织介电特性cole
‑
cole模型进行拟合：公式(1)
‑
(2)中，ε
*
为复介电常数；f为频率值；σ
s
为直流电导率；ε
∞
为频率无穷大时相对介电常数；δε
n
、τ
n
、α
n
分别为第n种色散所对应的相对介电常数增量、平均弛豫时间、弛豫时间分布系数，n取值为1，2，3，4；ε0代表真空介电常数，j为复数虚部符号。2.根据权利要求1所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，α色散下的模型参数σ
s
、δε1、τ1、α1，所对应的cole
‑
cole模型表达式如下：设置代价函数f1,其表达式为：β色散下的模型参数δε2、τ2、α2，所对应的cole
‑
cole模型表达式：设置代价函数f2,其表达式为：δ色散下的模型参数δε3、τ3、α3，所对应的cole
‑
cole模型表达式：设置代价函数f3,其表达式为：
γ色散下的模型参数δε4、τ4、α4、ε
∞
，所对应的cole
‑
cole模型表达式：设置代价函数f4,其表达式为：式(3)
‑
(10)中，求和范围为在相应频率f范围内所有测量点。3.根据权利要求2所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，所述α色散发生在100khz以下的低频，β色散发生在100khz～10mhz频段，δ色散发生在10mhz～1ghz频段，γ色散发生在1ghz以上的高频段。4.根据权利要求3所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，在公式(3)中，频率f范围为100hz～100khz；在公式(5)中，频率f范围为100khz～10mhz；在公式(7)中，频率f范围为10mhz～1ghz；在公式(9)中，频率f范围为1ghz～20ghz。5.根据权利要求4所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，在代价函数f1设置后，使用迭代优化算法，使f1值最小。6.根据权利要求5所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，使f1值最小的迭代优化算法如下：
①
设置σ
s
、δε1、τ1、α1的初始值，采用与生物组织相接近且已研究报道的参数；
②
基于公式(4)求解梯度方向基于公式(4)求解梯度方向
③
运用一维精确搜索法确定步长λ；
④
使用更新σ
s
、δε1、τ1、α1，并重复
②③④
，直至满足预设终止条件；函数f2、f3、f4的最小值的获得方法与f1最小值的获得方法相同。7.根据权利要求6所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，预设终止条件为或迭代次数大于10000，求出最终σ
s
、δε1、τ1、α1，完成α色散下表达式的拟合。8.根据权利要求7所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，步长λ不超过0.001。9.根据权利要求8所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，各阶段σ
s
、δε
n
、τ
n
、α
n
、ε
∞
的初始值如下：α色散下，σ
s
＝0.7、δε1＝56、τ1＝8.38
×
10
‑
12
、α1＝0.1；
β色散下，δε2＝5200、τ2＝1.3263
×
10
‑7、α2＝0.1；δ色散下，δε3＝0、τ3＝0、α3＝0；γ色散下，δε4＝0、τ4＝0、α4＝0、ε
∞
＝4。10.根据权利要求9所述的生物组织介电特性cole
‑
cole模型拟合方法，其特征在于，生物组织介电特性cole
‑
cole模型的拟合参数结果如下：σ
s
＝0.02，ε
∞
＝3.97，δε1＝35.71，τ1＝7.51
×
10
‑
12
，α1＝0.10，δε2＝98.53，τ2＝7.96
×
10
‑9，α2＝0.10，δε3＝4.02
×
104，τ3＝53.02
×
10
‑6，α3＝0.10，δε4＝3.87
×
107，τ4＝8.60
×
10
‑3，α4＝0.10。
技术总结
本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种生物组织介电特性Cole
技术研发人员：韩继钧 南翔
受保护的技术使用者：安徽医科大学
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2021/12/30