医用微波消融有效加热区域控制方法研究

发布时间：2024-03-24 11:43

　　癌症的高发病率和高死亡率严重威胁人类的生命健康,微波消融逐渐成为临床中治疗癌症的主要手段。现存的技术有效消融范围小、消融圆度低,不能很好的控制有效消融区域,阻碍了微波消融技术的进一步发展,本文研究的主要目标是消融有效区域精准的控制,本文主要有以下三个贡献:1.开发了消融针为核心的消融硬件平台,提高最大消融范围和消融圆度。开发可嵌入的输出功率稳定、功率误差低、功率响应快的微波消融仪;设计了一款新型消融针,使得离体猪肝最大消融直径从常规的3厘米提高到了 6.6厘米,消融圆度从0.6提高到了 0.95左右;通过阻抗匹配优化,使得整个系统的驻波比从通常的3降低到了 1.5左右,从而使得消融效率从75%提高到了 95%。2.建立了消融过程的数学静态和动态模型。通过将上述的微波消融平台在COMSOL中进行建模模拟仿真,解决了消融边界难以界定的难题,得到消融的离散数据,进而得到拟合的连续的不同功率下的消融尺寸和消融时间的数学表达式,并且通过立体猪肝的消融实验对消融硬件平台以及数学模型进行检验。3.提出了消融区域控制算法。通过新鲜离体猪肝的消融实验对仿真消融模型进行修正,得到精确的不同功率输入下消融尺...

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．?１便携徽波消融仪??目前的微波消融仪大致分成两种，一种是便携式的微波消融仪，如图１．?１所??示

要有亿高、康友、??福中和维京四家公司，目前国内四家微波消融仪器生产商均采用了消融针水冷系??统；未采用水冷的国外的生产商，有首次采用经皮微波消融的Ｍｅｄｗａｖｅｓ公司（美??国）、Ｍｉｃｒｏｔａｚｅ?（日本），采用水冷的国外公司有Ａｃｃｕｌｉｓ?（英国）、Ｐｙｒｅｘａｒ?（美国....

图１．２多功能型微波消融仪??３??

浙江大学硕士学位论文?绪论??另外一种微波消融仪主要是临床使用的商业化消融一体机，如１．２图所示。??其主要以２．?４５ＧＨｚ和９１５ＭＨｚ两种频率、多个固态微波源联合作为微波发生器，??内部使用工控机作为主控制器，配有显示器，机身有多个微波连接线结构，方便??进行更换，主要优点....

图１．３第一代消融针示意图??第一代，从上个世纪九十年代开始，天线开始被用于经皮消融内脏器官的癌??

一款设计优良的消融针具有了有效消融控制的基矗微波消融针本质是微波辐射??天线，依靠着传输线将微波从微波发生器发迭到微波消融针的天线辐射区，进而??产生产热。微波消融针经过近二十年的发展，安全性以及消融性能得到了很好的??发展，大致经历了非水冷消融针、改良非水冷消融针、水冷消融针、....

图１．５第一、二代消融针消融效果图??第三代主要是对消融针进行了内部集成水冷系统，消融针水冷技术是在中国??发明，如图１．６为康友公司的消融针

浙江大学硕士学位论文?绪论??其中波长为电磁波在消融对象中的波长［２５］；单极子半裸消融针是将同轴电缆的前??端外导体拨开长度为四分之一波长长度形成微波发射窗口，裸漏出同轴电缆的绝??缘层；偶极子消融针是将单极子半裸消融针前部进行金属焊接膨胀并且留出缝隙；??单缝隙消融针将单极子....

本文编号：3937391