發(fā)布時(shí)間：2017-09-20 21:05

  本文關(guān)鍵詞：高頻納秒脈沖串作用下生物組織熱效應(yīng)的仿真及實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 高頻納秒脈沖串 腫瘤 有限元 熱效應(yīng) 溫度測(cè)量

【摘要】：為了綜合傳統(tǒng)微秒脈沖電場(chǎng)(μs PEF)和納秒脈沖電場(chǎng)(ns PEF)治療腫瘤的優(yōu)缺點(diǎn),我們提出一種高頻納秒脈沖串的脈沖形式來治療腫瘤,該形式的脈沖旨在通過μs PEF和ns PEF的協(xié)同作用,同時(shí)發(fā)揮μs PEF的直接快速殺傷作用和ns PEF的間接緩慢調(diào)控作用,有望獲得更佳的腫瘤治療效果。但是,高場(chǎng)強(qiáng)的脈沖電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生更多的焦耳熱,熱效應(yīng)在脈沖電場(chǎng)治療應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)避免。因此本文對(duì)高頻納秒脈沖串作用下生物組織的熱效應(yīng)進(jìn)行了研究,利用多參數(shù)的分析方法來研究熱效應(yīng)與脈沖參數(shù)之間的關(guān)系,從而預(yù)測(cè)溫升以及熱損傷。本文對(duì)離體豬肝以及豬耳皮膚組織在不同脈沖參數(shù)下的電導(dǎo)率進(jìn)行實(shí)測(cè),分析脈沖參數(shù)對(duì)組織電導(dǎo)率的影響;建立肝臟以及肝腫瘤組織、皮膚以及黑色素腫瘤組織的有限元模型,仿真分析不同脈沖參數(shù)下正常組織以及腫瘤的溫度以及熱損傷;分析不同脈沖參數(shù)下熱效應(yīng)與脈沖參數(shù)的關(guān)系,得出使組織不發(fā)生熱損傷的脈沖參數(shù)的范圍;對(duì)離體豬肝、豬耳皮膚組織以及裸鼠在體黑色素腫瘤組織進(jìn)行溫度測(cè)量,與仿真的結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證仿真結(jié)果。本文取得的主要成果有:(1)通過施加不同的電壓、脈寬和重復(fù)頻率的高頻納秒脈沖串,對(duì)離體豬肝以及豬耳皮膚組織的電導(dǎo)率變化進(jìn)行實(shí)測(cè),結(jié)果表明肝臟組織在3k V/cm場(chǎng)強(qiáng)下,電導(dǎo)率無明顯變化,而在5k V/cm的場(chǎng)強(qiáng)作用下,電導(dǎo)率有一些增長(zhǎng),而在10k V/cm的場(chǎng)強(qiáng)下,電導(dǎo)率有明顯的增加。皮膚電導(dǎo)率由于阻抗太大,脈沖作用后無變化。(2)通過COMSOL軟件建立肝臟以及肝腫瘤組織以及皮膚和黑色素腫瘤組織的有限元模型,仿真分析不同脈沖參數(shù)下溫度和熱損傷在時(shí)間和空間上的分布。在本文作用的脈沖范圍內(nèi),一串脈沖引起的肝腫瘤的最高溫度為49.26℃,1s后腫瘤的最高溫度僅為40.4℃,最高熱損傷程度僅為0.0016。對(duì)于皮膚黑色素腫瘤,脈沖參數(shù)為場(chǎng)強(qiáng)5k V/cm,脈寬500ns,重復(fù)頻率1MHz時(shí),角質(zhì)層最高溫度達(dá)到了70℃。1s后腫瘤的最高溫度僅為37.4℃。(3)通過MATLAB對(duì)大量仿真結(jié)果進(jìn)行處理,分析了溫度以及熱損傷與脈沖參數(shù)的關(guān)系,得出使組織溫度不大于某一閾值或者不發(fā)生熱損傷的參數(shù)上限。(4)對(duì)離體豬肝、豬耳皮膚組織以及裸鼠在體黑色素腫瘤組織的溫度進(jìn)行實(shí)測(cè),離體豬肝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度隨著注入能量的增加趨于飽和,豬耳皮膚組織無溫升變化。裸鼠的溫升結(jié)果與仿真進(jìn)行比較,與仿真中腫瘤的平均溫度變化較為一致。本文基于有限元仿真得出使組織不發(fā)生熱損傷的參數(shù)范圍,為后續(xù)高頻納秒脈沖串用于腫瘤治療的實(shí)驗(yàn)研究中的參數(shù)選擇提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：高頻納秒脈沖串 腫瘤 有限元 熱效應(yīng) 溫度測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R73-36
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 研究目的及意義8
• 1.2 脈沖電場(chǎng)治療腫瘤技術(shù)的研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 微秒脈沖電場(chǎng)可逆電穿孔療法9
• 1.2.2 微秒脈沖電場(chǎng)不可逆電穿孔療法9
• 1.2.3 納秒脈沖電場(chǎng)療法9-10
• 1.3 脈沖電場(chǎng)作用下生物組織溫度以及熱損傷研究現(xiàn)狀10-14
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 高頻納秒脈沖串作用下生物組織電導(dǎo)率變化的研究16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 理論分析16-19
• 2.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)19-22
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置19-21
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)方法21-22
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果22-28
• 2.4.1 離體肝臟組織電導(dǎo)率22-27
• 2.4.2 離體皮膚組織電導(dǎo)率27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 3 高頻納秒脈沖串作用下生物組織的溫度以及熱損傷有限元仿真30-54
• 3.1 引言30
• 3.2 有限元法的理論基礎(chǔ)30-31
• 3.3 電場(chǎng)作用下生物組織產(chǎn)熱及傳導(dǎo)機(jī)理31-33
• 3.3.1 電場(chǎng)作用下生物組織產(chǎn)熱機(jī)理31
• 3.3.2 生物組織傳熱理論31-33
• 3.4 有限元模型建立33-35
• 3.4.1 COMSOL Multiphysics軟件簡(jiǎn)介33
• 3.4.2 仿真模型的設(shè)置33-35
• 3.5 高頻納秒脈沖串作用下肝臟及腫瘤組織的熱效應(yīng)仿真35-44
• 3.5.1 仿真模型的建立35-38
• 3.5.2 溫度及熱損傷的在時(shí)間上的分布38-41
• 3.5.3 溫度及熱損傷的在空間上的分布41-42
• 3.5.4 仿真模型的修正42-44
• 3.6 高頻納秒脈沖串作用下皮膚及腫瘤組織的熱效應(yīng)仿真44-51
• 3.6.1 仿真模型的建立44-46
• 3.6.2 溫度及熱損傷的在時(shí)間上的分布46-49
• 3.6.3 溫度及熱損傷的在空間上的分布49-51
• 3.7 本章小結(jié)51-54
• 4 生物組織不發(fā)生熱損傷的高頻納秒脈沖串的參數(shù)上限確定54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 溫度及熱損傷與脈沖參數(shù)的關(guān)系54-59
• 4.2.1 肝臟腫瘤模型54-56
• 4.2.2 皮膚腫瘤模型56-59
• 4.3 肝臟腫瘤組織不發(fā)生熱損傷的參數(shù)上限確定59-61
• 4.4 皮膚腫瘤組織不發(fā)生熱損傷的參數(shù)上限確定61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 5 高頻納秒脈沖串作用下生物組織溫度測(cè)量66-74
• 5.1 引言66
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)66
• 5.3 離體組織溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)66-69
• 5.4 在體皮膚腫瘤組織的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)69-71
• 5.5 討論71-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附錄84-85
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄84
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間獲得的科技成果84-85
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目85

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 姚陳果;郭飛;李成祥;肖德友;唐麗靈;;納秒脈沖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞縫隙連接通訊恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2011年06期

2 ;[J];;年期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 邵濤;嚴(yán)萍;張適昌;章程;;重頻納秒脈沖絕緣與放電研究中的電信號(hào)測(cè)試[A];2010電工測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2010年

2 王守國(guó);;納秒脈沖常壓輝光放電等離子體及薄膜表面改性研究[A];TFC’09全國(guó)薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2009年

3 邵濤;章程;龍凱華;王玨;張東東;嚴(yán)萍;周遠(yuǎn)翔;;重復(fù)頻率納秒脈沖介質(zhì)阻擋放電PET表面改性研究[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第7冊(cè)）[C];2009年

4 聶晶;;納秒脈沖產(chǎn)生器觸發(fā)控制器[A];第9屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

5 龍sハ，

本文編號(hào)：890372