基于兔子模型的磁感应热疗电磁热耦合场研究
发布时间：2021-02-01 02:57
磁感应热疗是近年发展的用于肿瘤治疗的新方法,因其具有热均匀性、靶向性强、生物相容性好等特点,相比于其他肿瘤热疗方法优势明显,正逐渐成为国内外治疗肿瘤的新方向。目前我国磁感应热疗技术的主要研究集中于磁感应热疗设备的制造与热疗中磁介质的制备及动物的体内外实验,对于磁感应热疗中多个物理场的耦合研究相对较少,仿真对象通常局限于单一生物组织。本论文针对小动物磁感应热疗中线圈式磁场发生装置的磁场分布不均匀这一缺点,对线圈进行优化,选择产热效率高的磁流体作为磁感应热疗的磁介质,构建了三维兔子模型,分析了不同加热条件下生物体内电磁场与热场的分布情况,对于磁感应热疗磁场发生装置的制造与提高肿瘤治疗时的临床安全性有着指导意义。（1）分析了磁介质的发热机理。主要介绍了超顺磁性纳米粒子的磁损耗。通过分析磁介质的磁损耗,发现超顺磁性的磁流体由于不需要较强的外加磁场强度就可以达到较高的产热效率,因此选择超顺磁性磁流体作为磁介质。根据Rosensweig理论,推导计算出超顺磁流体的发热功率。（2）分析了磁感应热疗中电磁场与热场的耦合机理,利用有限元法分析电磁场与热场的求解问题。根据线圈电磁场理论设计出交变磁场发生装...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFH-300F型肿瘤磁感应热疗设备
本研究内容中采用的磁场频率为 100 kHz，磁场强度为 5000A/m，加热线圈模型组件的参数值如表 3.1 所示。根据需要实现的磁场强度 5000A/m，通过式 3.2 对zB 进行估算，可以得到所需加热线圈的大致尺寸与匝数。表 3.1 加热线圈的参数值组件 材料 相对磁导率 电导率(S/m)线圈 铜 1 5.998×107真空 空气 1 0考虑到小动物的形状因此设计加热线圈的半径为 110 mm，线圈长度为 570 mm，均匀分布的空间磁场具有更好的升温效果和稳定性，因此通过在加热线圈的两端加上补偿线圈的方式使加热线圈的磁场分布更加均匀[63]，通过式 3.2 对zB 进行估算，因此设置加热线圈的匝数为 248 匝，补偿线圈 18 匝，线圈电流为 15 A，补偿线圈长度为 50 mm，设计的加热线圈模型和离散后的网格剖分图如下图 3.1 所示。
图 3.8 AutoCAD2011 操作界面本研究内容中兔子头模型的构建主要根据第二军医大学常用动物脑立体定向图谱中的兔脑立体定向图谱[65]，该图谱范围以间脑为主。图 3.9 为图谱中兔脑的正中矢状切片图，图中红色圆形区域为兔子的脑部，本研究内容主要关注的是磁感应热疗对兔子脑组织的影响，所以用图 3.9 中红色圆形区域表示兔头模型中的脑组织，结合图谱中其他切片资料建立脑组织为半径 10.5 mm 的球模型，球心三维坐标为(2,0,-1)，单位(mm)，建||||||||||||||||||10987654321012345678m
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声微泡运载基因磁性脂质造影剂联合磁感应热疗对肝癌HepG2细胞增殖活性的影响[J]. 王锦亮,刘军,李金,罗培,罗珍,申婷婷,王源. 中国医学装备. 2019(04)
[2]磁流体肿瘤热疗技术的应用[J]. 王峰. 医疗装备. 2019(06)
[3]磁感应热疗联合利妥昔单抗对Daudi细胞作用的研究[J]. 路晓光,唐劲天,李利亚. 癌症进展. 2018(09)
[4]用于小动物磁感应热疗线圈的优化设计模拟[J]. 王军,逯迈,刘曦. 航天医学与医学工程. 2018(03)
[5]磁流体热疗治疗肿瘤的研究进展[J]. 胡润磊,江洪,马胜林. 实用医学杂志. 2018(07)
[6]2014年中国分地区恶性肿瘤发病和死亡分析[J]. 陈万青,孙可欣,郑荣寿,张思维,曾红梅,邹小农,赫捷. 中国肿瘤. 2018(01)
[7]磁感应热疗联合艾迪对Daudi细胞作用的研究[J]. 路晓光,张晗,赵小红,谢青,毛昀,唐劲天,李利亚. 科技导报. 2017(23)
[8]磁性液体肿瘤热疗的磁场设计和温度分布研究[J]. 杨晓锐,杨庆新,杨文荣,刘丹. 功能材料. 2017(10)
[9]磁感应热疗恶性肿瘤技术研究进展[J]. 张丽敏,余小刚,贾凯云,吴承伟,张伟,陈震,Ravi Silva. 科技导报. 2017(10)
[10]肿瘤靶向热疗用磁性纳米材料[J]. 谢俊,陈玲,严长志,杨文清,张宇,顾宁. 中国材料进展. 2016(08)
博士论文
[1]磁流体热疗系统多物理场耦合分析与优化设计[D]. 胡冠中.浙江大学 2016
硕士论文
[1]磁感应热疗中温度场分布的数值模拟[D]. 张丽敏.大连理工大学 2017
[2]磁流体肿瘤热疗的理论与实验研究[D]. 李康.北京交通大学 2017
[3]磁感应热疗纳米颗粒释热特性的分子动力学研究[D]. 方宇.贵州大学 2016
[4]针对小动物经颅磁刺激的线圈设计与磁场测量[D]. 李鑫昌.北京协和医学院 2016
[5]磁流体热疗的磁场分析和温度场分析[D]. 刘丹.河北工业大学 2015
[6]纳米磁流体热疗治疗人舌癌裸鼠异种移植瘤的实验研究[D]. 刘端芹.山东大学 2014
[7]铣钻夹具三维造型及构件有限元分析[D]. 王永.山东大学 2012
[8]磁流体热疗加热机制与关键技术的研究[D]. 夏丹.合肥工业大学 2010
[9]肿瘤磁纳米热疗用交变磁场发生仪器实验样机的研制与Fe3O4纳米磁流体磁热效应研究[D]. 唐静波.中南大学 2009
本文编号：3012074
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFH-300F型肿瘤磁感应热疗设备
本研究内容中采用的磁场频率为 100 kHz，磁场强度为 5000A/m，加热线圈模型组件的参数值如表 3.1 所示。根据需要实现的磁场强度 5000A/m，通过式 3.2 对zB 进行估算，可以得到所需加热线圈的大致尺寸与匝数。表 3.1 加热线圈的参数值组件 材料 相对磁导率 电导率(S/m)线圈 铜 1 5.998×107真空 空气 1 0考虑到小动物的形状因此设计加热线圈的半径为 110 mm，线圈长度为 570 mm，均匀分布的空间磁场具有更好的升温效果和稳定性，因此通过在加热线圈的两端加上补偿线圈的方式使加热线圈的磁场分布更加均匀[63]，通过式 3.2 对zB 进行估算，因此设置加热线圈的匝数为 248 匝，补偿线圈 18 匝，线圈电流为 15 A，补偿线圈长度为 50 mm，设计的加热线圈模型和离散后的网格剖分图如下图 3.1 所示。
图 3.8 AutoCAD2011 操作界面本研究内容中兔子头模型的构建主要根据第二军医大学常用动物脑立体定向图谱中的兔脑立体定向图谱[65]，该图谱范围以间脑为主。图 3.9 为图谱中兔脑的正中矢状切片图，图中红色圆形区域为兔子的脑部，本研究内容主要关注的是磁感应热疗对兔子脑组织的影响，所以用图 3.9 中红色圆形区域表示兔头模型中的脑组织，结合图谱中其他切片资料建立脑组织为半径 10.5 mm 的球模型，球心三维坐标为(2,0,-1)，单位(mm)，建||||||||||||||||||10987654321012345678m
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声微泡运载基因磁性脂质造影剂联合磁感应热疗对肝癌HepG2细胞增殖活性的影响[J]. 王锦亮,刘军,李金,罗培,罗珍,申婷婷,王源. 中国医学装备. 2019(04)
[2]磁流体肿瘤热疗技术的应用[J]. 王峰. 医疗装备. 2019(06)
[3]磁感应热疗联合利妥昔单抗对Daudi细胞作用的研究[J]. 路晓光,唐劲天,李利亚. 癌症进展. 2018(09)
[4]用于小动物磁感应热疗线圈的优化设计模拟[J]. 王军,逯迈,刘曦. 航天医学与医学工程. 2018(03)
[5]磁流体热疗治疗肿瘤的研究进展[J]. 胡润磊,江洪,马胜林. 实用医学杂志. 2018(07)
[6]2014年中国分地区恶性肿瘤发病和死亡分析[J]. 陈万青,孙可欣,郑荣寿,张思维,曾红梅,邹小农,赫捷. 中国肿瘤. 2018(01)
[7]磁感应热疗联合艾迪对Daudi细胞作用的研究[J]. 路晓光,张晗,赵小红,谢青,毛昀,唐劲天,李利亚. 科技导报. 2017(23)
[8]磁性液体肿瘤热疗的磁场设计和温度分布研究[J]. 杨晓锐,杨庆新,杨文荣,刘丹. 功能材料. 2017(10)
[9]磁感应热疗恶性肿瘤技术研究进展[J]. 张丽敏,余小刚,贾凯云,吴承伟,张伟,陈震,Ravi Silva. 科技导报. 2017(10)
[10]肿瘤靶向热疗用磁性纳米材料[J]. 谢俊,陈玲,严长志,杨文清,张宇,顾宁. 中国材料进展. 2016(08)
博士论文
[1]磁流体热疗系统多物理场耦合分析与优化设计[D]. 胡冠中.浙江大学 2016
硕士论文
[1]磁感应热疗中温度场分布的数值模拟[D]. 张丽敏.大连理工大学 2017
[2]磁流体肿瘤热疗的理论与实验研究[D]. 李康.北京交通大学 2017
[3]磁感应热疗纳米颗粒释热特性的分子动力学研究[D]. 方宇.贵州大学 2016
[4]针对小动物经颅磁刺激的线圈设计与磁场测量[D]. 李鑫昌.北京协和医学院 2016
[5]磁流体热疗的磁场分析和温度场分析[D]. 刘丹.河北工业大学 2015
[6]纳米磁流体热疗治疗人舌癌裸鼠异种移植瘤的实验研究[D]. 刘端芹.山东大学 2014
[7]铣钻夹具三维造型及构件有限元分析[D]. 王永.山东大学 2012
[8]磁流体热疗加热机制与关键技术的研究[D]. 夏丹.合肥工业大学 2010
[9]肿瘤磁纳米热疗用交变磁场发生仪器实验样机的研制与Fe3O4纳米磁流体磁热效应研究[D]. 唐静波.中南大学 2009
本文编号：3012074
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