本文關鍵詞：脊柱腫瘤射頻消融適形治療的溫度場研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脊柱腫瘤已經(jīng)嚴重威脅人類的健康與生存,因其生長環(huán)境復雜,且手術切除具有一定的局限性,因而臨床治療常采用發(fā)展較好的射頻消融技術。但射頻消融脊柱腫瘤的基礎參考數(shù)據(jù)較為匱乏,且對治療參量的判斷僅憑借于經(jīng)驗,無法保證保證溫度場可適形覆蓋整個腫瘤組織。因此,射頻消融脊柱腫瘤的適形治療是目前亟待解決的臨床問題。本研究采用有限元的方法對射頻消融脊柱腫瘤進行了數(shù)值分析,并根據(jù)不同的治療參量(電壓和消融時間)和電極結構進行了溫度場的探討和分析。同時為了提高適形治療的準確性,可準確預測未知脊柱腫瘤的電壓和消融時間,本研究采用三種預測優(yōu)化算法進行分析對比,并建立預測優(yōu)化系統(tǒng),從而為脊柱腫瘤的手術決策提供準確的數(shù)據(jù)支持,實現(xiàn)適形治療的目的。其中算法模型包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型(Back Propagation Neural Network)、廣義回歸模型(Generalized Regression Neural Network)和支持向量機模型(Support Vector Machine)。單極電極的溫度場仿真結果表明:射頻消融治療脊柱腫瘤的電壓取值范圍是8-22V,消融時間為2-20min,并且消融區(qū)域由類橢球形逐漸擴大為類球形,有助于臨床的治療;而當消融時間高于15min時,消融區(qū)域的擴大趨勢降低,因此建議在采用單極電極進行射頻消融時,消融時間應限制在15min以內;其消融區(qū)域的體積范圍是70-11928mm3,橫徑的范圍是5.4-29.6mm;在臨床治療中,適用于直徑較小(30mm)的脊柱腫瘤。多子針電極的溫度場仿真結果表明:電壓的取值范圍是11-22V,消融時間為2-20min;因電極結構的特殊性,其消融區(qū)域逐漸擴大為蘑菇形狀;消融區(qū)域的體積范圍是81-126411mm3,橫徑范圍是31.4-63.1mm,最小半徑的范圍是3.9-21.1mm;在臨床治療中,多子針電極適用于直徑較大(≥30mm)的脊柱腫瘤。由于消融區(qū)域的變化較為復雜,均不呈比例或線性方式增加,因而根據(jù)三種算法模型預測治療參量的結果進行了研究探討,發(fā)現(xiàn)基于遺傳算法的SVM模型預測結果的平均相對誤差最小,比交叉驗證法的預測值更為準確,且其相關系數(shù)最接近于1,而BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的預測數(shù)值的準確率較高,但其預測的數(shù)值具有一定的隨機性,GRNN模型的預測結果的平均相對誤差較高。因而基于遺傳算法的SVM模型為最優(yōu)模型,并以此建立了一個自動預測脊柱腫瘤治療參量的優(yōu)化軟件,該軟件可根據(jù)輸入值(未知脊柱腫瘤的橫徑、縱徑、深度和體積)快速準確地預測適合此脊柱腫瘤的治療參量。同時,根據(jù)其消融區(qū)域的覆蓋率等評估參量對其進行評價分析,從而提供數(shù)據(jù)支持,保證手術決策的準確性和實際可操作性,達到射頻消融脊柱腫瘤適形治療的目的。
【關鍵詞】：脊柱腫瘤 射頻消融 有限元仿真 支持向量機
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R738.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 脊柱腫瘤的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 射頻消融的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的研究內容和目標13-14
• 1.3.1 研究內容13-14
• 1.3.2 研究目標14
• 1.4 本文結構14-16
• 第2章 射頻消融有限元分析16-22
• 2.1 有限元法及軟件16
• 2.2 電磁場-溫度場耦合的原理16-17
• 2.2.1 電磁場16-17
• 2.2.2 溫度場17
• 2.3 數(shù)值仿真17-20
• 2.3.1 模型的建立17-18
• 2.3.2 材料屬性的設置18
• 2.3.3 網(wǎng)格設置18-19
• 2.3.4 邊界條件的設置19-20
• 2.3.5 溫度場的后處理20
• 2.4 本章小結20-22
• 第3章 脊柱腫瘤射頻消融的數(shù)值仿真22-38
• 3.1 引言22
• 3.2 單極電極的數(shù)值仿真22-28
• 3.2.1 不同電壓下的溫度場分布23-24
• 3.2.2 不同電壓下的消融區(qū)域變化特性24-25
• 3.2.3 不同時間下的溫度場分布25-26
• 3.2.4 不同時間下的消融區(qū)域變化特性26-28
• 3.3 多子針電極的數(shù)值仿真28-34
• 3.3.1 不同電壓下的溫度場分布28-30
• 3.3.2 不同電壓下的消融區(qū)域變化特性30-31
• 3.3.3 不同時間下的溫度場分布31-32
• 3.3.4 不同時間下的消融區(qū)域變化特性32-33
• 3.3.5 討論33-34
• 3.4 不同電極結構下的消融結果分析34-35
• 3.5 本章小結35-38
• 第4章 自動預測脊柱腫瘤射頻消融區(qū)域的軟件研究38-58
• 4.1 引言38-39
• 4.2 數(shù)據(jù)庫的建立39-40
• 4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型40-43
• 4.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型原理40
• 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測分析40-43
• 4.4 GRNN模型43-46
• 4.4.1 GRNN模型原理43-44
• 4.4.2 GRNN模型預測分析44-46
• 4.5 SVM模型46-50
• 4.5.1 SVM模型原理46-48
• 4.5.2 SVM模型預測分析48-50
• 4.6 三種模型預測結果的對比分析50-52
• 4.7 建立自動預測軟件52-55
• 4.7.1 軟件功能的介紹52-53
• 4.7.2 軟件界面的介紹53-55
• 4.8 本章小結55-58
• 第5章 結論和展望58-60
• 5.1 結論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻60-66
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文66-68
• 致謝68

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