微波靶向热疗天线系统设计
发布时间：2021-12-16 08:26
随着现代生活环境的恶化和生活方式的变化,肿瘤发病率逐年升高,乳腺癌作为其中的一种已成为威胁女性健康的最致命杀手之一。传统诸如手术、放疗、化疗这些方法尽管取得了较快发展,但治疗费用高,治疗过程对患者损伤大,治疗效果停滞不前。肿瘤微波热疗作为一种比较有效的治疗手段正被大力发展。该方法具有微创性,毒副作用小并且安全有效,对于提高患者的生存率和生活质量起着非常大的作用。首先设计了一款高效微波热疗系统。该系统工作在433MHz,由功率源、辐射器、人体体模及匹配介质层、馈电网络等部分构成。该系统采用环形微带阵列天线作为辐射器。利用传输矩阵法优化设计了一款人体等效模型多层匹配介质层。通过优化发射和接收天线之间的功率传输效率得到靶向治疗所需的最优激励分布。仿真和实验测试结果表明,该系统使得能量高效地耦合到了目标区域,具有较高能源利用率。此外该系统具备单肿瘤及多肿瘤情况下的聚焦功能,显示了该微波热疗系统良好的靶向聚焦治疗特性。其次对人体乳房进行物理建模,针对高脂肪型乳房对比分析了不同单元排布方式下阵列的聚焦性能。之后针对浓稠型乳房设计了一款工作在2.45GHz的靶向热疗天线系统。对乳房及匹配介质等效体模...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１浅表热疗系统框架图??浅表热疗常常采用单微波辐射器，一方面是加工简单，另一方面是由于辐射效率高
??些典型的浅表热疗辐射器如图１．２所示。??Ｗｍ??Ｂ??图１．２典型的浅表热疗辐射器［１４］Ａ波导辐射器，Ｂ螺旋辖射器，Ｃ电流片福射器［１４］??２〇〇１年，罗赛托等人设计并对比研究了工作在４３３兆赫兹和９１５兆赫兹下的平面微??带辐射器，通过优化阵元间距以及介质水团的厚度，获得了最大ＳＡＲ值，这种单元优??化间距下的微带阵列辐射器相比于之前未被优化时候的微波穿透深度提高了?１？２厘米，??同时指出相对之前设计的工作在４３３兆赫兹阵列可以被用来组成更大阵列进而满足更??大面积、更加均匀的辐射需要［１６］。??２００７年，阿拉贝等人设计了一款由多个螺旋天线组成的微带阵列辐射器，该辐射器??工作在４００兆赫兹，优化阵列天线的相位和阵列天线直径使得人体治疗比吸收率区域最??大达到了总体的５０％。相关文章还介绍了如何利用所设计的辐射器进行临床试验，对它??的实时控制和加热范围进行了优化改进［１７］。??第二类是深部区域局部热疗。阵列天线作为多辐射器的一种可以用来治疗处于诸如??盆骨或腹部等深部肿瘤
且比未加反射罩时在阵列中心的功率密度提升了近１倍［２（）］。??２００４年，Ｓｉｍｗｅ等人利用遗传算法对人体特定吸收率进行优化，从而进行局部热疗，??预测出聚焦源的相位和幅度，并将其应用到实际人体器官。图１．３为该系统实验图［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?—」——??￥辑一一…函ｍ?Ｓｔｅｐｐｅｒ??Ｐｈａｎｔｏｍ?⑷?ｆ｜：广一二二—］＂ＴＴＩＨＩｉ?Ｉ?ｓ?＊＊?、—－—ａ??；＾ｇ－——ｒｒ—￣？＾？＞＇??ｉ＾＝＝＝＝＝ｆ??肩?Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??＾?＾ｆ?ｊ??＾?＾?；?Ｉｆｔｉ｜？ｄｉａｎｃｅ?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ??—Ｓ，知??ｉ?／?＇．？？■??Ａ??ｉ?？Ｌ．’??图１．３实验测量系统ＰＵ??２００７年
【参考文献】：
期刊论文
[1]热疗联合放疗和化疗治疗恶性肿瘤研究进展[J]. 吴学勇,李进. 中国肿瘤临床与康复. 2011(04)
[2]微波热疗辐射器聚束方法的研究进展[J]. 孙兵,江国泰. 微波学报. 2009(04)
[3]多层介质中电磁波的反射与透射[J]. 周琦,刘新芽. 南昌大学学报(理科版). 2003(01)
硕士论文
[1]微波热疗聚焦天线设计[D]. 贺小平.南京信息工程大学 2015
[2]乳腺癌微波无创治疗可穿戴设备关键技术的研究[D]. 李萌.电子科技大学 2015
[3]微带阵列天线的优化设计[D]. 单龙.南京信息工程大学 2014
[4]用于乳腺癌无创热疗的共形天线设计研究[D]. 殷迪翔.电子科技大学 2014
[5]乳腺癌热疗法的研究与探索[D]. 邬胤.电子科技大学 2013
本文编号：3537820
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１浅表热疗系统框架图??浅表热疗常常采用单微波辐射器，一方面是加工简单，另一方面是由于辐射效率高
??些典型的浅表热疗辐射器如图１．２所示。??Ｗｍ??Ｂ??图１．２典型的浅表热疗辐射器［１４］Ａ波导辐射器，Ｂ螺旋辖射器，Ｃ电流片福射器［１４］??２〇〇１年，罗赛托等人设计并对比研究了工作在４３３兆赫兹和９１５兆赫兹下的平面微??带辐射器，通过优化阵元间距以及介质水团的厚度，获得了最大ＳＡＲ值，这种单元优??化间距下的微带阵列辐射器相比于之前未被优化时候的微波穿透深度提高了?１？２厘米，??同时指出相对之前设计的工作在４３３兆赫兹阵列可以被用来组成更大阵列进而满足更??大面积、更加均匀的辐射需要［１６］。??２００７年，阿拉贝等人设计了一款由多个螺旋天线组成的微带阵列辐射器，该辐射器??工作在４００兆赫兹，优化阵列天线的相位和阵列天线直径使得人体治疗比吸收率区域最??大达到了总体的５０％。相关文章还介绍了如何利用所设计的辐射器进行临床试验，对它??的实时控制和加热范围进行了优化改进［１７］。??第二类是深部区域局部热疗。阵列天线作为多辐射器的一种可以用来治疗处于诸如??盆骨或腹部等深部肿瘤
且比未加反射罩时在阵列中心的功率密度提升了近１倍［２（）］。??２００４年，Ｓｉｍｗｅ等人利用遗传算法对人体特定吸收率进行优化，从而进行局部热疗，??预测出聚焦源的相位和幅度，并将其应用到实际人体器官。图１．３为该系统实验图［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?—」——??￥辑一一…函ｍ?Ｓｔｅｐｐｅｒ??Ｐｈａｎｔｏｍ?⑷?ｆ｜：广一二二—］＂ＴＴＩＨＩｉ?Ｉ?ｓ?＊＊?、—－—ａ??；＾ｇ－——ｒｒ—￣？＾？＞＇??ｉ＾＝＝＝＝＝ｆ??肩?Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??＾?＾ｆ?ｊ??＾?＾?；?Ｉｆｔｉ｜？ｄｉａｎｃｅ?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ??—Ｓ，知??ｉ?／?＇．？？■??Ａ??ｉ?？Ｌ．’??图１．３实验测量系统ＰＵ??２００７年
【参考文献】：
期刊论文
[1]热疗联合放疗和化疗治疗恶性肿瘤研究进展[J]. 吴学勇,李进. 中国肿瘤临床与康复. 2011(04)
[2]微波热疗辐射器聚束方法的研究进展[J]. 孙兵,江国泰. 微波学报. 2009(04)
[3]多层介质中电磁波的反射与透射[J]. 周琦,刘新芽. 南昌大学学报(理科版). 2003(01)
硕士论文
[1]微波热疗聚焦天线设计[D]. 贺小平.南京信息工程大学 2015
[2]乳腺癌微波无创治疗可穿戴设备关键技术的研究[D]. 李萌.电子科技大学 2015
[3]微带阵列天线的优化设计[D]. 单龙.南京信息工程大学 2014
[4]用于乳腺癌无创热疗的共形天线设计研究[D]. 殷迪翔.电子科技大学 2014
[5]乳腺癌热疗法的研究与探索[D]. 邬胤.电子科技大学 2013
本文编号：3537820
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