微波热疗中辐射器形式和热场分布的研究

论文题目: 微波热疗中辐射器形式和热场分布的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物物理学

作者: 高悦

导师: 杨国胜

关键词: 微波热疗,天线,热场,有限元

文献来源: 第四军医大学

发表年度: 2005

论文摘要: 近年来,利用介入式微波或射频热疗技术治疗肿瘤已经在临床上得到了广泛应用。20世纪90年代前后,国内外都开展了化疗/放射+高温+药物的实验研究,发现加温可以诱发细胞凋亡,而且癌基因/抗癌基因与热敏性之间存在密切关系,在临床上使用这种方法治疗早期和中期的恶性肿瘤,也已取得了较好的预后效果。但是,由于对生物传热的基础研究不足,手术中加热时间、加热方式等问题没有得到很好解决,因而影响了疗效。要解决这些问题,就必须进一步研究热疗的热机理、加热过程中的物理变化和加热过程中组织内的场变化等,设计适当的辐射器和加热方式,进行建模研究,以准确预测热疗中组织热损伤区的程度和范围,用电磁场和热场的分布情况来为热疗提供理论依据。随着人体环境学的发展尤其是生物医学工程领域中低温外科手术、移植器官冷冻存储、肿瘤加热疗法、低温脑复苏康复措施、疾病热诊断技术、烧伤、冻伤、烫伤等临床医学和康复医学的进步,加之工程热物理学的横向发展,要求对人体生物传热现象的研究逐渐从定性研究过渡到定量研究,因此研究人体传热特性和传热机制就变得十分迫切了。

论文目录:

缩略语表

中文摘要

Abstract

前言和文献回顾

第一章生物体的电磁学性质及生物传热模型

1.1 生物体的电磁学性质

1.1.1 电场热效应

1.1.2 磁场热效应

1.1.3 微波热效应

1.2 基本生物传热模型

1.2.1 集中参数模型

1.2.2 多孔体模型

1.2.3 灌流组织统计模型

1.2.4 皮肤表面传热模型

1.2.5 灌流组织的Pennes类模型

第二章生物组织热场分布的理论计算

2.1 生物组织中的加温过程

2.1.1 热产生

2.1.2 热传递

2.1.3 热散失

2.2 电磁场与生物体的相互作用

2.2.1 生物体远区场的计算

2.2.2 生物体近区场的计算

2.3 SAR的定义

2.3.1 平均SAR

2.3.2 分布SAR

2.4 生物传热方程

2.4.1 边界条件

2.4.2 一维稳态模型

2.4.3 一维瞬态模型

2.4.4 二维稳态模型

2.4.5 阻抗热

2.5 模型的建立

2.5.1 基本天线结构

2.5.2 电磁场的子域和边界方程

2.5.3 热场的子域和边界条件

2.5.4 计算结果

2.5.5 结论

第三章最佳热场的理论分析和实验研究

3.1 HDZ-1型微波肿瘤治疗仪简介

3.2 生物热方程

3.3 基本天线

3.3.1 理论结果

3.3.2 实验结果

3.3.3 讨论

3.4 全裸天线、半裸天线和挽袖天线

3.4.1 基本结构

3.4.2 理论结果

3.4.3 实验结果

3.4.4 讨论

3.5 偶极子天线和同轴线缝隙天线

3.5.1 基本结构

3.5.2 理论结果

3.5.3 实验结果

3.5.4 讨论

3.6 Y形天线

3.6.1 基本结构

3.6.2 理论结果

3.6.3 实验结果

3.6.4 讨论

3.7 叉形天线

3.7.1 基本结构

3.7.2 理论结果

3.7.3 实验结果

3.7.4 讨论

3.8 爪形天线

3.8.1 基本结构

3.8.2 理论结果

3.8.3 讨论

3.9 小结

第四章包含血管的三维热场分布初探

4.1 血管与周围组织间的传热

4.2 辐射器的基本结构

4.3 无血管模型

4.3.1 模型结构

4.3.2 热场的子域和边界条件

4.3.3 电场的子域和边界条件

4.3.4 理论结果

4.3.5 讨论

4.4 单根血管模型

4.4.1 模型结构

4.4.2 热场的子域和边界条件

4.4.3 电场的子域和边界条件

4.4.4 理论结果

4.4.5 讨论

4.5 双根血管模型

4.5.1 模型结构

4.5.2 热场的子域和边界条件

4.5.3 电场的子域和边界条件

4.5.4 理论结果

4.5.5 讨论

4.6 小结

第五章总结和展望

参考文献

个人简历和研究成果

致谢

发布时间: 2005-07-19

微波热疗中辐射器形式和热场分布的研究

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