基于人工免疫技术的肿瘤治疗设备的研究

论文摘要

本文针对目前肿瘤疾病治疗的效果不是很理想的现状,分析和研究了一种基于人工免疫技术的肿瘤治疗系统的设计方法。该方法主要利用微型计算机控制技术,依据人工智能理论研究的一些最新发现,旨在摸索一条不同于传统肿瘤治疗的解决方案,即不仅仅是要抑制肿瘤细胞的生长,而要从根本上提高人体自身免疫系统的能力,达到标本兼治的目的。论文首先对系统模型所依据的人体免疫系统进行了较为深入的分析,着重剖析了它们之间相互影响、相互作用,从而具备共同完成免疫系统抵抗疾病的功能。研究发现,由于其人体免疫系统复杂的结构和彼此协同的工作关系,使系统本身具有比较丰富的混沌动力学特性。换言之,当人体的某些部分呈现出复杂的混沌运动状态时恰恰说明了其正常的工作状态,而一旦观察到其运行状况简化,或呈现简单的周期性运动时,可在一定程度上认为是一种病态的征兆。因此正常的免疫细胞应进入混沌性的运动状态,而肿瘤细胞却应进入周期性的运动状态。有鉴于此,本文在构造人工免疫网络模型的基础上,探讨了利用计算机的模拟手段,在分析免疫混沌现象、研究混沌控制的基础上,利用人工免疫网络中反馈的机理,将人体免疫细胞的运行状态引入到正常的混沌态,而抑制肿瘤细胞的生长,使其出现非混沌的运行状态,以此达到杀死肿瘤细胞,恢复人体免疫系统能力的目的。根据混沌现象对初值条件的极端敏感性这一特点,本文采用小微扰周期性控制方法通过生物电刺激引入新的能量来控制和影响免疫系统的混沌运行状态。在此基础上,结合当前的嵌入式技术方式,基本完成了肿瘤治疗系统的硬件和软件的研究与系统原型的开发,而且详细说明和分析了该肿瘤治疗系统的相关应用条件和效果分析。通过实践应用,可以初步认为此系统具有较好的社会效益和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的背景分析
• 1.2 研究领域的发展现状
• 1.2.1 数字医疗设备的发展现状
• 1.2.2 人工免疫网络的研究现状
• 1.3 研究课题的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 2 基础理论及技术分析
• 2.1 生物免疫系统
• 2.1.1 生物免疫系统的基本特征
• 2.1.2 生命活动中混沌现象
• 2.2 人工免疫模型的分析
• 2.2.1 AIN中的T细胞模型
• 2.2.2 AIN中的B细胞模型
• 2.3 技术实现模式
• 2.4 本章小结
• 3 系统模型的设计
• 3.1 人工免疫网络基础模型的设计
• 3.1.1 基础模型的分析
• 3.1.2 人工免疫网络模型的电路仿真研究
• 3.2 人工免疫网络模型的应用分析
• 3.2.1 免疫系统中的混沌性及其控制
• 3.2.2 系统应用模型的分析
• 3.3 本章小结
• 4 原型系统的开发
• 4.1 原型系统的总体结构
• 4.2 原型系统的硬件构成
• 4.2.1 中央处理单元
• 4.2.2 语音模块硬件设计
• 4.2.3 显示模块（LCD）硬件设计
• 4.2.4 键盘模块硬件设计
• 4.2.5 人体阻抗采集模块
• 4.3 原型系统的软件实现
• 4.3.1 生物波形输出模块
• 4.3.2 语音模块
• 4.3.3 显示（LCD）模块
• 4.3.4 键盘控制模块
• 4.4 本章小结
• 5 原型系统的应用效果分析
• 5.1 系统应用的条件和要求
• 5.2 系统检测和效果分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间主要参加项目与发表论文