肿瘤光热治疗的反馈控制技术

发布时间：2021-05-16 11:49

　　组织的光热效应是生物医学光子学的重要研究内容,在医学上对肿瘤等疾病的光治疗具有重要的理论意义和现实意义。本文针对肿瘤光热疗法的光传输和热传输以及血管对温度的影响等一些关键问题进行研究,建立生物组织光热动态耦合模型,对组织光热治疗的热损伤区及温度场分布进行模拟计算,分析各个物理参数对温度分布和热损伤程度的影响,为肿瘤光热治疗方案的制定提供参考。但是,由于组织的几何结构和物理性质（包括光学性质和热学性质）复杂,且它们随温度的变化而发生改变,因此,根据光热动态耦合模型难于准确地确定出每个位置的温度和组织损伤特征。本文设计了一套基于有限元仿真的双通道PID反馈控制系统,可自主控制加热区域,其中一个通道是控制光源附近的温度,避免中心温度过高导致组织汽化和碳化。另一个通道是控制加热范围的损伤程度,减少对周边组织的热损伤。此模型可以实时调节控制激光功率,使温度以及损伤程度满足预期的温度和损伤程度,为复杂肿瘤精确的光热治疗提供技术方案。 

【文章来源】：福建师范大学福建省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
中文文摘
绪论
    第一节 肿瘤光热治疗概述
    第二节 反馈控制技术
    第三节 本课题研究意义、论文主要工作
第一章 光传输漫射近似模型
    第一节 生物组织中光传输理论
    第二节 COMSOL MULTIPHYSICS仿真软件介绍
    第三节 坐标变换
    第四节 不同光斑大小
    第五节 本章小结
第二章 组织光热动态耦合模型
    第一节 热传输理论
    第二节 边界条件
    第三节 模型建立
    第四节 动态光学参数
    第五节 模拟结果
    第六节 本章小结
第三章 光热耦合模型的影响因子
    第一节 静态光热参数下的光热效应
    第二节 动态光热参数下的光热效应
    第三节 静态光热参数和动态光热参数的比较
    第四节 动态光热参数下血液灌注率的影响
    第五节 本章小结
第四章 反馈控制系统温度场模拟研究
    第一节 PID控制
    第二节 单反馈控制系统的应用
    第三节 双反馈控制系统的应用
    第四节 本章小结
第五章 血液灌注率的影响
    第一节 单反馈控制条件下血液灌注率的影响
    第二节 双反馈控制条件下血液灌注率的影响
    第三节 本章小结
第六章 总结与展望
    第一节 本文工作总结
    第二节 本文创新点
    第三节 结束语
参考文献
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]有限宽光束在生物组织中传输的蒙特卡罗方法[J]. 王吉晖,丁艳,陈松林,吕松天.  光子学报. 2014(S1)
[2]有限元法的发展现状及应用[J]. 陈锡栋,杨婕,赵晓栋,范细秋.  中国制造业信息化. 2010(11)
[3]肿瘤热疗机制的研究进展[J]. 宋凯镔,王文波,李雪松.  中国肿瘤. 2009(01)
[4]有限元法发展及其应用[J]. 张永刚.  科技情报开发与经济. 2007(11)
[5]肿瘤局部热疗与抗肿瘤免疫[J]. 胡润磊,刘轩,唐劲天,杨鸿生.  中国免疫学杂志. 2006(07)
[6]肿瘤热疗作用机制研究进展[J]. 陈雪琴,马胜林.  中华物理医学与康复杂志. 2005(09)

博士论文
[1]激光照射下生物组织热效应的数值分析与实验研究[D]. 李小霞.天津大学 2004

硕士论文
[1]生物组织中光传输特性及光热效应研究[D]. 杨林.湖南师范大学 2007



本文编号：3189635