乳腺肿瘤(Breast Tumor)是严重危害女性健康的常见恶性肿瘤，其早期诊断对提高治疗的成功率和患者的远期存活率具有非常重要的意义。因此，早期乳腺肿瘤成像技术已成为当前国内外医疗影像界研究的一个焦点。微波频段下正常乳房组织和恶性肿瘤组织的介电常数和导电率差异甚大，这一特性奠定了微波近场检测乳腺肿瘤的物理基础。以UWB(Ultra Wide Band，超宽带脉冲)雷达技术为基础的微波近场乳腺肿瘤检测具有电磁信号辐射能量低、目标信息携载量大等优点，能提供毫米级、高分辨率的目标定位精度。为安全、快速、准确地检测早期乳腺肿瘤提供了技术上的可能。 本文的研究内容是上海市重大科技攻关重点基础项目——“乳腺癌超短脉冲(微波)近场成像方法和早期乳腺癌诊断方法研究(03JC14026)”的一部分，以UWB近场检测早期乳腺肿瘤的成像方法研究为主线，深入探讨了近场环境下乳房组织的电磁特性，并以计算机电磁场近场仿真为基础，提出了近场环境下早期乳腺肿瘤成像的新方法。 文中概要地介绍了UWB近场乳腺肿瘤检测系统各模块的结构和功能，分析了“三维成像”和其他模块间的关系。以及，成像在整个检测系统中的重要地位。并以乳房组织的生理结构特征和电磁特性为基础，建立了成像研究用的半球状乳房模型，采用三维电磁场仿真软件——HFSS(High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司三维电磁场仿真软件)对半球状乳房模型进行了电磁特性仿真。仿真结果对乳腺肿瘤检测系统中UWB信号中心频率的选择、天线阵列的放置、电磁边界条件的设定、可视化平台的设计等问题起到了借鉴作用，缩短了实验时间，降低了医疗设备设计前期动物试验的研究费用。同时，HFSS的有限元分析法还对本系统成像算法的设计提供了一定的参考。 在对环型天线阵的设计，医学影像坐标系的建立，特殊介质中波速、折射、时延的计算，以及多色彩医学图像的表现手法等问题进行了详细研究和探讨之后，本文提出了UWB近场环境下，适合早期乳腺肿瘤检测的有限元共焦成像算法。成像结果表明，基于半球状模型的早期乳腺肿瘤UWB近场检测方案，可以对乳房组织中顶径小于10mm的乳腺肿瘤进行有效探测。