本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的研制

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【摘要】：高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)技術(shù)是近年來(lái)興起的一種無(wú)創(chuàng)、非介入的局部超聲治療技術(shù)，可用于良、惡性腫瘤的治療。它利用超聲波良好的組織穿透性、方向性及可聚焦的特性，將超聲波匯聚于靶區(qū)組織，使靶區(qū)組織溫度在短時(shí)間內(nèi)上升到65℃以上，最終導(dǎo)致組織凝固性壞死，從而達(dá)到腫瘤治療的目的。 HIFU治療系統(tǒng)是集聚焦、定位、成像和控制于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，而定位系統(tǒng)又屬于超聲學(xué)和機(jī)器人學(xué)交叉學(xué)科的產(chǎn)物。本文首先簡(jiǎn)單介紹高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)的治療原理和工作過(guò)程，然后針對(duì)系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)深入的分析研究。 本論文提出一種新型的HIFU治療系統(tǒng)模型，并根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)室需求，簡(jiǎn)化模型，設(shè)計(jì)加工出一臺(tái)初步的用于實(shí)驗(yàn)研究的HIFU移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在HIFU系統(tǒng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引進(jìn)下位機(jī)控制子系統(tǒng)協(xié)助PC上位機(jī)進(jìn)行管理，從而完成了HIFU系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 對(duì)于自聚焦超聲治療系統(tǒng)而言，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地控制換能器的運(yùn)動(dòng)軌跡與速度是關(guān)鍵。論文以一階泰勒級(jí)數(shù)為插補(bǔ)算法基礎(chǔ)，提出了具有實(shí)際意義的曲線線速度概念，并對(duì)任意參數(shù)曲線線速度誤差進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)保證了插補(bǔ)的步長(zhǎng)誤差與弦高誤差在誤差允許范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本算法能有效控制線速度的穩(wěn)定性并同時(shí)保證步長(zhǎng)誤差和弦高誤差在允許范圍內(nèi)。 在軟件設(shè)計(jì)方面，分別設(shè)計(jì)了下位機(jī)控制器軟件和上位機(jī)控制軟件，，并制定了上下位機(jī)之間詳細(xì)的通信控制協(xié)議。在下位機(jī)控制器中移植了μc/os II實(shí)時(shí)控制操作系統(tǒng)，同時(shí)建立四個(gè)平行用戶任務(wù)。能夠通過(guò)觸摸屏顯示移動(dòng)機(jī)構(gòu)基本信息并進(jìn)行粗定位，接收上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)并控制三軸移動(dòng)機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)；上位機(jī)PC界面作為主要的人際交互界面，用于電機(jī)參數(shù)設(shè)定，曲線運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)的計(jì)算。上位機(jī)充分考慮各種參數(shù)運(yùn)動(dòng)及組合，具有良好的用戶界面，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)信息進(jìn)行詳細(xì)的顯示。同時(shí)能夠存儲(chǔ)和加載運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，很方便地進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的維護(hù)，用戶可以更好地進(jìn)行治療方案的規(guī)劃和制定。 實(shí)驗(yàn)證明，本論文設(shè)計(jì)的HIFU移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠很好地完成實(shí)驗(yàn)研究的要求，為下一步研究打下了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH772

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 金井寬 ,萬(wàn)柏坤;溫?zé)岑煼ㄖy點(diǎn)與展望[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè);1993年03期

2 邱金蕙;王w藁

本文編號(hào)：1303287