用于肿瘤治疗的陡脉冲磁场发生器的研制

论文摘要

迄今为止,脉冲磁场治疗恶性肿瘤技术仍不成熟,其临床疗效亦不甚理想。为了探索应用陡脉冲磁场治疗恶性肿瘤,本文研制了一套用于产生陡脉冲磁场的Helmholtz线圈及陡脉冲磁场的测量装置,并成功将其应用于离体医学细胞实验,证实了陡脉冲磁场可显著抑制肿瘤细胞的增殖。首先,通过理论计算分析、软件仿真研究和实际性能测试,研制了一套能产生陡脉冲磁场的Helmholtz线圈。在对陡脉冲磁场发生器用线圈工作原理进行理论分析的基础上,选择了符合实验要求的方案;通过理论计算和FEMLAB软件仿真对所采用的线圈模型内部的磁场分布进行了研究;考虑实验要求,又对实际所研制的线圈做出进一步改进。实测结果表明:在该线圈内部可产生前沿为50ns的陡脉冲磁场,均匀区域较大,工作性能稳定。然后,基于法拉第电磁感应定律,研制了一套陡脉冲磁场测量装置,并通过理论计算对其标定。理论计算、仿真与实测的结果表明:该测量装置具有较宽的频带范围,较高的灵敏度和精度,并具有很好电磁干扰屏蔽性能。具体参数为:频率范围:400kHz100MHz;灵敏度:700V/T;精度:1×10-6T。最后,应用已有的陡脉冲发生器及本所研制的装置对人肝癌细胞株（Hep-G2）行进了离体细胞实验。实验结果初步表明:陡脉冲磁场能有效抑制肿瘤细胞的增殖。实验室的测试结果和医学实验结果表明,本文研制的用于产生陡脉冲磁场的线圈和陡脉冲磁场测量装置可以满足医学实验的需要,陡脉冲磁场治疗肿瘤的效果明显,为陡脉冲磁场治疗恶性肿瘤的后续研究打下了坚定的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 脉冲磁场治疗肿瘤的意义
• 1.2 磁场治疗肿瘤的研究现状
• 1.2.1 细胞实验研究
• 1.2.2 动物实验研究
• 1.2.3 临床应用研究
• 1.3 生物应用脉冲磁场发生器的研究现状
• 1.3.1 脉冲磁场发生器的国外研究现状
• 1.3.2 脉冲磁场发生器的国内研究现状
• 1.3.3 脉冲磁场发生器举例
• 1.4 本论文研究的主要内容及目标
• 2 脉冲磁场发生器的工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 脉冲磁场发生器总体原理
• 2.3 脉冲磁场发生器电路分析
• 2.3.1 电容充电过程
• 2.3.2 电容放电过程
• 2.4 脉冲磁场发生器仿真分析
• 2.4.1 理想电路仿真
• 2.4.2 脉冲发生器元件参数对输出波形的影响
• 2.5 本章小结
• 3 Helmholtz 线圈的研制
• 3.1 引言
• 3.2 Helmholtz 线圈磁场分布计算
• 3.2.1 圆电流线圈磁场分布计算
• 3.2.2 Helmholtz 线圈磁场分布计算
• 3.3 Helmholtz 线圈磁场分布仿真
• 3.3.1 仿真模型
• 3.3.2 设置边界条件
• 3.3.3 仿真结果及分析
• 3.4 Helmholtz 线圈的设计与研制
• 3.5 Helmholtz 线圈性能测试
• 3.6 本章小结
• 4 陡脉冲磁场测量装置的研制
• 4.1 引言
• 4.2 电磁感应法磁场传感器基本原理
• 4.2.1 幅频特性分析
• 4.2.2 灵敏度分析
• 4.2.3 对方波磁场的幅值响应
• 4.2.4 测量的干扰分析
• 4.3 陡脉冲磁场传感器的设计
• 4.4 陡脉冲磁场传感器的实测
• 4.4.1 测量系统的组成
• 4.4.2 实测波形
• 4.5 陡脉冲磁场传感器标定
• 4.5.1 标定系统的组成
• 4.5.2 标定结果
• 4.6 本章小结
• 5 陡脉冲磁场抑制肿瘤细胞增殖的离体细胞实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.3 细胞培养方法
• 5.3.1 细胞培养前的准备工作
• 5.3.2 细胞培养过程
• 5.3.3 细胞形态观察
• 5.4 实验方法
• 5.4.1 细胞计数与接种
• 5.4.2 实验方法
• 5.5 实验结果
• 5.5.1 MTT 检测
• 5.5.2 实验结果
• 5.6 分析与讨论
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目