微波靶向熱療天線系統(tǒng)設計
發(fā)布時間：2021-12-16 08:26
隨著現(xiàn)代生活環(huán)境的惡化和生活方式的變化,腫瘤發(fā)病率逐年升高,乳腺癌作為其中的一種已成為威脅女性健康的最致命殺手之一。傳統(tǒng)諸如手術、放療、化療這些方法盡管取得了較快發(fā)展,但治療費用高,治療過程對患者損傷大,治療效果停滯不前。腫瘤微波熱療作為一種比較有效的治療手段正被大力發(fā)展。該方法具有微創(chuàng)性,毒副作用小并且安全有效,對于提高患者的生存率和生活質(zhì)量起著非常大的作用。首先設計了一款高效微波熱療系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作在433MHz,由功率源、輻射器、人體體模及匹配介質(zhì)層、饋電網(wǎng)絡等部分構(gòu)成。該系統(tǒng)采用環(huán)形微帶陣列天線作為輻射器。利用傳輸矩陣法優(yōu)化設計了一款人體等效模型多層匹配介質(zhì)層。通過優(yōu)化發(fā)射和接收天線之間的功率傳輸效率得到靶向治療所需的最優(yōu)激勵分布。仿真和實驗測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)使得能量高效地耦合到了目標區(qū)域,具有較高能源利用率。此外該系統(tǒng)具備單腫瘤及多腫瘤情況下的聚焦功能,顯示了該微波熱療系統(tǒng)良好的靶向聚焦治療特性。其次對人體乳房進行物理建模,針對高脂肪型乳房對比分析了不同單元排布方式下陣列的聚焦性能。之后針對濃稠型乳房設計了一款工作在2.45GHz的靶向熱療天線系統(tǒng)。對乳房及匹配介質(zhì)等效體模...
【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１淺表熱療系統(tǒng)框架圖??淺表熱療常常采用單微波輻射器，一方面是加工簡單，另一方面是由于輻射效率高
??些典型的淺表熱療輻射器如圖１．２所示。??Ｗｍ??Ｂ??圖１．２典型的淺表熱療輻射器［１４］Ａ波導輻射器，Ｂ螺旋轄射器，Ｃ電流片福射器［１４］??２〇〇１年，羅賽托等人設計并對比研究了工作在４３３兆赫茲和９１５兆赫茲下的平面微??帶輻射器，通過優(yōu)化陣元間距以及介質(zhì)水團的厚度，獲得了最大ＳＡＲ值，這種單元優(yōu)??化間距下的微帶陣列輻射器相比于之前未被優(yōu)化時候的微波穿透深度提高了?１？２厘米，??同時指出相對之前設計的工作在４３３兆赫茲陣列可以被用來組成更大陣列進而滿足更??大面積、更加均勻的輻射需要［１６］。??２００７年，阿拉貝等人設計了一款由多個螺旋天線組成的微帶陣列輻射器，該輻射器??工作在４００兆赫茲，優(yōu)化陣列天線的相位和陣列天線直徑使得人體治療比吸收率區(qū)域最??大達到了總體的５０％。相關文章還介紹了如何利用所設計的輻射器進行臨床試驗，對它??的實時控制和加熱范圍進行了優(yōu)化改進［１７］。??第二類是深部區(qū)域局部熱療。陣列天線作為多輻射器的一種可以用來治療處于諸如??盆骨或腹部等深部腫瘤
且比未加反射罩時在陣列中心的功率密度提升了近１倍［２（）］。??２００４年，Ｓｉｍｗｅ等人利用遺傳算法對人體特定吸收率進行優(yōu)化，從而進行局部熱療，??預測出聚焦源的相位和幅度，并將其應用到實際人體器官。圖１．３為該系統(tǒng)實驗圖［２１］。??Ｃ?ｏｍｐｕｔｅｉ??．??Ｄｒｉｖｅｒ?ｓｔｅｐｐｅｒ??（ｆａｊＢＨｊｊ?ｍｏｔｏｒ??２７．１２?ＭＨｚ?ｔ?ＭＢ?——??Ｆｗｑｗｎｃｙ??Ｉ?少???—??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?（?讀、丨?、了’??Ｊ?＾ＳｉＢｉｉｇｉ１＾?Ｌ—，—?一＼??ｆ?■”?．ａ＇?ｗ?ＳＳＨＢＢｆｉＢｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｆ?￥??ｔ?—ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ??４?—」——??￥輯一一…函ｍ?Ｓｔｅｐｐｅｒ??Ｐｈａｎｔｏｍ?⑷?ｆ｜：廣一二二—］＂ＴＴＩＨＩｉ?Ｉ?ｓ?＊＊?、—－—ａ??；＾ｇ－——ｒｒ—￣？＾？＞＇??ｉ＾＝＝＝＝＝ｆ??肩?Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??＾?＾ｆ?ｊ??＾?＾?；?Ｉｆｔｉ｜？ｄｉａｎｃｅ?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ??—Ｓ，知??ｉ?／?＇．？？■??Ａ??ｉ?？Ｌ．’??圖１．３實驗測量系統(tǒng)ＰＵ??２００７年
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱療聯(lián)合放療和化療治療惡性腫瘤研究進展[J]. 吳學勇,李進. 中國腫瘤臨床與康復. 2011(04)
[2]微波熱療輻射器聚束方法的研究進展[J]. 孫兵,江國泰. 微波學報. 2009(04)
[3]多層介質(zhì)中電磁波的反射與透射[J]. 周琦,劉新芽. 南昌大學學報(理科版). 2003(01)
碩士論文
[1]微波熱療聚焦天線設計[D]. 賀小平.南京信息工程大學 2015
[2]乳腺癌微波無創(chuàng)治療可穿戴設備關鍵技術的研究[D]. 李萌.電子科技大學 2015
[3]微帶陣列天線的優(yōu)化設計[D]. 單龍.南京信息工程大學 2014
[4]用于乳腺癌無創(chuàng)熱療的共形天線設計研究[D]. 殷迪翔.電子科技大學 2014
[5]乳腺癌熱療法的研究與探索[D]. 鄔胤.電子科技大學 2013
本文編號：3537820
【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１淺表熱療系統(tǒng)框架圖??淺表熱療常常采用單微波輻射器，一方面是加工簡單，另一方面是由于輻射效率高
??些典型的淺表熱療輻射器如圖１．２所示。??Ｗｍ??Ｂ??圖１．２典型的淺表熱療輻射器［１４］Ａ波導輻射器，Ｂ螺旋轄射器，Ｃ電流片福射器［１４］??２〇〇１年，羅賽托等人設計并對比研究了工作在４３３兆赫茲和９１５兆赫茲下的平面微??帶輻射器，通過優(yōu)化陣元間距以及介質(zhì)水團的厚度，獲得了最大ＳＡＲ值，這種單元優(yōu)??化間距下的微帶陣列輻射器相比于之前未被優(yōu)化時候的微波穿透深度提高了?１？２厘米，??同時指出相對之前設計的工作在４３３兆赫茲陣列可以被用來組成更大陣列進而滿足更??大面積、更加均勻的輻射需要［１６］。??２００７年，阿拉貝等人設計了一款由多個螺旋天線組成的微帶陣列輻射器，該輻射器??工作在４００兆赫茲，優(yōu)化陣列天線的相位和陣列天線直徑使得人體治療比吸收率區(qū)域最??大達到了總體的５０％。相關文章還介紹了如何利用所設計的輻射器進行臨床試驗，對它??的實時控制和加熱范圍進行了優(yōu)化改進［１７］。??第二類是深部區(qū)域局部熱療。陣列天線作為多輻射器的一種可以用來治療處于諸如??盆骨或腹部等深部腫瘤
且比未加反射罩時在陣列中心的功率密度提升了近１倍［２（）］。??２００４年，Ｓｉｍｗｅ等人利用遺傳算法對人體特定吸收率進行優(yōu)化，從而進行局部熱療，??預測出聚焦源的相位和幅度，并將其應用到實際人體器官。圖１．３為該系統(tǒng)實驗圖［２１］。??Ｃ?ｏｍｐｕｔｅｉ??．??Ｄｒｉｖｅｒ?ｓｔｅｐｐｅｒ??（ｆａｊＢＨｊｊ?ｍｏｔｏｒ??２７．１２?ＭＨｚ?ｔ?ＭＢ?——??Ｆｗｑｗｎｃｙ??Ｉ?少???—??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?（?讀、丨?、了’??Ｊ?＾ＳｉＢｉｉｇｉ１＾?Ｌ—，—?一＼??ｆ?■”?．ａ＇?ｗ?ＳＳＨＢＢｆｉＢｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｆ?￥??ｔ?—ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ??４?—」——??￥輯一一…函ｍ?Ｓｔｅｐｐｅｒ??Ｐｈａｎｔｏｍ?⑷?ｆ｜：廣一二二—］＂ＴＴＩＨＩｉ?Ｉ?ｓ?＊＊?、—－—ａ??；＾ｇ－——ｒｒ—￣？＾？＞＇??ｉ＾＝＝＝＝＝ｆ??肩?Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??＾?＾ｆ?ｊ??＾?＾?；?Ｉｆｔｉ｜？ｄｉａｎｃｅ?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ??—Ｓ，知??ｉ?／?＇．？？■??Ａ??ｉ?？Ｌ．’??圖１．３實驗測量系統(tǒng)ＰＵ??２００７年
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱療聯(lián)合放療和化療治療惡性腫瘤研究進展[J]. 吳學勇,李進. 中國腫瘤臨床與康復. 2011(04)
[2]微波熱療輻射器聚束方法的研究進展[J]. 孫兵,江國泰. 微波學報. 2009(04)
[3]多層介質(zhì)中電磁波的反射與透射[J]. 周琦,劉新芽. 南昌大學學報(理科版). 2003(01)
碩士論文
[1]微波熱療聚焦天線設計[D]. 賀小平.南京信息工程大學 2015
[2]乳腺癌微波無創(chuàng)治療可穿戴設備關鍵技術的研究[D]. 李萌.電子科技大學 2015
[3]微帶陣列天線的優(yōu)化設計[D]. 單龍.南京信息工程大學 2014
[4]用于乳腺癌無創(chuàng)熱療的共形天線設計研究[D]. 殷迪翔.電子科技大學 2014
[5]乳腺癌熱療法的研究與探索[D]. 鄔胤.電子科技大學 2013
本文編號：3537820
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