微波消融水冷式天线温度场分布规律的研究

发布时间：2017-07-15 11:17

  本文关键词：微波消融水冷式天线温度场分布规律的研究

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【摘要】：肝肿瘤微波消融治疗已应用于临床,其原理是利用经皮穿刺插入病灶组织的微波天线所释放的微波能量使局部温度升高,造成肿瘤细胞蛋白质变性和凋亡。目前,微波消融治疗肿瘤仍存在一些问题,如:微波治疗参数的制定主要依赖医生的个人经验;微波天线温度场分布检测准确度不高、实时计算仍比较困难。本文针对微波消融温度场分布检测的一些关键问题进行研究。建立生物组织传热模型,检测微波天线辐射量与生物组织吸收率,对微波消融热损伤区及温度场分布进行模拟计算,分析热物性参数对温度分布的影响。目的在于获得微波消融水冷式天线温度场分布规律,为术前手术计划的制定提供参考。本文的主要研究内容如下:(1)提出一种基于温度测量法、考虑温升项和热传导项的微波天线比吸收率SAR测量新方法,并设计实验测量微波天线的SAR分布。(2)开展微波消融生物组织体模和离体猪肝实验,获得消融过程中温度曲线和热损伤区域的实验数据,建立相应数据库。(3)基于Web浏览器设计微波消融计算机辅助治疗系统,以期实现微波热消融区和治疗参数的预测。(4)基于软件COMSOL Multiphysics建立微波消融有限元分析模型,对体模和离体猪肝微波消融温度场进行计算机模拟仿真预测,并探索热物性参数对温度场分布的影响。本文研究工作获得国家自然科学基金科学仪器基础研究专项《影像引导智能微波消融仪研制》(批准号:81127006)资金的资助。
【关键词】：微波消融 比吸收率(SAR) 温度场模拟 有限元分析 手术规划
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.1.1 肝肿瘤及其治疗方法9-10
• 1.1.2 微波消融原理10-11
• 1.1.3 微波消融及其温度场分布的研究意义11-12
• 1.2 课题研究现状12-14
• 1.3 课题研究内容14-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 本文主要结构15-17
• 第2章 微波消融体模比吸收率SAR的检测17-35
• 2.1 实验原理17-19
• 2.1.1 Pennes生物热方程17-19
• 2.1.2 比吸收率SAR测定原理19
• 2.2 实验方法19-25
• 2.2.1 实验平台20-22
• 2.2.2 实验方案22-25
• 2.2.3 实验步骤25
• 2.3 实验结果及分析25-34
• 2.3.1 温度变化曲线26-28
• 2.3.2 温升项计算28
• 2.3.3 热传导项计算28
• 2.3.4 SAR拟合结果28-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 微波消融离体猪肝热损伤区的检测35-51
• 3.1 实验原理35-36
• 3.1.1 热损伤区描述35-36
• 3.1.2 热损伤区测量36
• 3.2 实验方法36-38
• 3.2.1 实验平台37
• 3.2.2 实验方案37-38
• 3.2.3 实验步骤38
• 3.3 实验结果及分析38-42
• 3.3.1 热损伤区特征参数40-41
• 3.3.2 热损伤区体积计算41-42
• 3.4 热损伤区辅助系统的建立42-49
• 3.4.1 辅助系统设计42-43
• 3.4.2 辅助系统数据库建立43-44
• 3.4.3 辅助系统功能检测44-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 温度场分布的计算机模拟仿真51-75
• 4.1 有限元分析的基本原理51-52
• 4.1.1 有限元分析原理51-52
• 4.1.2 有限元分析步骤52
• 4.2 COMSOL Multiphysics软件介绍52-54
• 4.2.1 COMSOL Multiphysics简介53
• 4.2.2 COMSOL Multiphysics的特点与操作流程53-54
• 4.3 温度场分布模拟54-57
• 4.4 模拟仿真结果57-68
• 4.4.1 温度场模拟检测58-61
• 4.4.2 热损伤区模拟检测61-68
• 4.5 热物性参数对温度场分布的影响68-73
• 4.5.1 影响温度场分布的热物性参数68-70
• 4.5.2 包含密度、比热容和导热系数函数的温度场模拟检测70-73
• 4.5.3 包含密度、比热容和导热系数函数的温度数据统计分析73
• 4.6 本章小结73-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文81-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 肖秋金;梁萍;王珍丽;于德江;于晓玲;;气冷却天线微波消融热场的实验研究[J];生物医学工程与临床;2007年01期

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本文编号：543625