用于乳腺癌无创热疗的共形天线设计研究

发布时间：2018-01-11 08:09

  本文关键词：用于乳腺癌无创热疗的共形天线设计研究　出处：《电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 微波热疗 共形微带天线 人体乳房模型 比吸收率(SAR)分布 坡印廷矢量分布

【摘要】：乳腺癌现今已经成为威胁女性健康的最致命的杀手之一,随着科技的发展,治疗的手段越来越多,微波热疗法作为其中较为有效的方法也在被大力的发展着。微波热疗是人为地把肿瘤加热到42-45℃同时不会过加热周围的正常组织,并保持一段时间。之所以能够达到这个效果,一方面是因为肿瘤组织的介电参数和电导率比正常组织要大很多,另一方面是因为肿瘤区域的血流量很小,散热差。这两方面的原因造成了能量在肿瘤区域的堆积,也使得微波技术可以用于乳腺癌的热疗。天线作为微波热疗系统中的最为重要的一部分,在迅猛的发展着。本文完成了运用共形微带天线进行近场治疗乳腺癌的数值仿真和理论解释及验证,探究运用天线近场进行治疗乳腺癌的可能性。首先,我们设计出了人体乳房的物理模型和在2.45GHz时的介电参数模型,为仿真提供直接可用的仿真目标。我们也会在接下来的工作中慢慢补充组织,使其更接近真实乳房。然后,介绍了平面、柱面和球面微带天线的形式,并介绍了球面微带天线的改进型,依次进行仿真比较,发现与乳房共形最好的球面微带天线有最好的比吸收率(SAR)分布,所以对球面天线进行了细致的研究。近场天线只需要关注天线的反射系数S11和模型中的SAR分布。探讨了加不加入介质油、介质基板厚度改变、天线贴片的形状改变(圆形贴片变成环状)以及地板和基板大小的改变时模型中SAR分布情况,最终得到当不加入介质油、基板厚度2mm、切割小圆半径W为15mm、地板和基板大小参数m取150mm时具有最好的SAR分布。由于微波在人体组织中衰减很大,在还没有到达乳房后的肌肉心脏层就已经或衰减或被吸收完了,所以心脏区域没有受到很大的微波辐射,所以之后的仿真中为了提升仿真速度,可以去除乳房之后的心脏区域。再然后,通过分析模型中的SAR分布图和坡印廷矢量分布图,类比一般平面微带天线的缝隙辐射理论,我们对共形球面天线进行了缝隙理论的解释。坡印廷矢量的指向即为能量汇聚点,所以它的指向分布有助于我们找到天线辐射能量最为集中的区域,这样就很方便的找到天线的能量汇聚区域。最后,我们精细化乳房模型,加入皮肤组织进行仿真,通过之前理论指导,用上述方法分析模型中坡印廷矢量的指向分布,找到天线能量汇聚区,并使肿瘤组织和汇聚区重合,以达到最好的SAR分布效果。本文属于探究性的研究,虽然还有所不足,但为之后的共形近场天线治疗乳腺癌提供前期的准备、研究基础和理论解释。
[Abstract]:Breast cancer has become one of the deadliest killers threatening women's health. With the development of science and technology, more and more methods of treatment are available. Microwave hyperthermia as one of the more effective methods is also being developed. Microwave hyperthermia is artificially heating the tumor to 42-45 鈩，

本文编号：1408745