脊柱肿瘤射频消融适形治疗的温度场研究

发布时间：2017-06-25 12:00

  本文关键词：脊柱肿瘤射频消融适形治疗的温度场研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脊柱肿瘤已经严重威胁人类的健康与生存,因其生长环境复杂,且手术切除具有一定的局限性,因而临床治疗常采用发展较好的射频消融技术。但射频消融脊柱肿瘤的基础参考数据较为匮乏,且对治疗参量的判断仅凭借于经验,无法保证保证温度场可适形覆盖整个肿瘤组织。因此,射频消融脊柱肿瘤的适形治疗是目前亟待解决的临床问题。本研究采用有限元的方法对射频消融脊柱肿瘤进行了数值分析,并根据不同的治疗参量(电压和消融时间)和电极结构进行了温度场的探讨和分析。同时为了提高适形治疗的准确性,可准确预测未知脊柱肿瘤的电压和消融时间,本研究采用三种预测优化算法进行分析对比,并建立预测优化系统,从而为脊柱肿瘤的手术决策提供准确的数据支持,实现适形治疗的目的。其中算法模型包括BP神经网络模型(Back Propagation Neural Network)、广义回归模型(Generalized Regression Neural Network)和支持向量机模型(Support Vector Machine)。单极电极的温度场仿真结果表明:射频消融治疗脊柱肿瘤的电压取值范围是8-22V,消融时间为2-20min,并且消融区域由类椭球形逐渐扩大为类球形,有助于临床的治疗;而当消融时间高于15min时,消融区域的扩大趋势降低,因此建议在采用单极电极进行射频消融时,消融时间应限制在15min以内;其消融区域的体积范围是70-11928mm3,横径的范围是5.4-29.6mm;在临床治疗中,适用于直径较小(30mm)的脊柱肿瘤。多子针电极的温度场仿真结果表明:电压的取值范围是11-22V,消融时间为2-20min;因电极结构的特殊性,其消融区域逐渐扩大为蘑菇形状;消融区域的体积范围是81-126411mm3,横径范围是31.4-63.1mm,最小半径的范围是3.9-21.1mm;在临床治疗中,多子针电极适用于直径较大(≥30mm)的脊柱肿瘤。由于消融区域的变化较为复杂,均不呈比例或线性方式增加,因而根据三种算法模型预测治疗参量的结果进行了研究探讨,发现基于遗传算法的SVM模型预测结果的平均相对误差最小,比交叉验证法的预测值更为准确,且其相关系数最接近于1,而BP神经网络模型的预测数值的准确率较高,但其预测的数值具有一定的随机性,GRNN模型的预测结果的平均相对误差较高。因而基于遗传算法的SVM模型为最优模型,并以此建立了一个自动预测脊柱肿瘤治疗参量的优化软件,该软件可根据输入值(未知脊柱肿瘤的横径、纵径、深度和体积)快速准确地预测适合此脊柱肿瘤的治疗参量。同时,根据其消融区域的覆盖率等评估参量对其进行评价分析,从而提供数据支持,保证手术决策的准确性和实际可操作性,达到射频消融脊柱肿瘤适形治疗的目的。
【关键词】：脊柱肿瘤 射频消融 有限元仿真 支持向量机
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R738.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 脊柱肿瘤的研究现状11-12
• 1.2.2 射频消融的研究现状12-13
• 1.3 本文的研究内容和目标13-14
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 研究目标14
• 1.4 本文结构14-16
• 第2章 射频消融有限元分析16-22
• 2.1 有限元法及软件16
• 2.2 电磁场-温度场耦合的原理16-17
• 2.2.1 电磁场16-17
• 2.2.2 温度场17
• 2.3 数值仿真17-20
• 2.3.1 模型的建立17-18
• 2.3.2 材料属性的设置18
• 2.3.3 网格设置18-19
• 2.3.4 边界条件的设置19-20
• 2.3.5 温度场的后处理20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 脊柱肿瘤射频消融的数值仿真22-38
• 3.1 引言22
• 3.2 单极电极的数值仿真22-28
• 3.2.1 不同电压下的温度场分布23-24
• 3.2.2 不同电压下的消融区域变化特性24-25
• 3.2.3 不同时间下的温度场分布25-26
• 3.2.4 不同时间下的消融区域变化特性26-28
• 3.3 多子针电极的数值仿真28-34
• 3.3.1 不同电压下的温度场分布28-30
• 3.3.2 不同电压下的消融区域变化特性30-31
• 3.3.3 不同时间下的温度场分布31-32
• 3.3.4 不同时间下的消融区域变化特性32-33
• 3.3.5 讨论33-34
• 3.4 不同电极结构下的消融结果分析34-35
• 3.5 本章小结35-38
• 第4章 自动预测脊柱肿瘤射频消融区域的软件研究38-58
• 4.1 引言38-39
• 4.2 数据库的建立39-40
• 4.3 BP神经网络模型40-43
• 4.3.1 BP神经网络模型原理40
• 4.3.2 BP神经网络模型预测分析40-43
• 4.4 GRNN模型43-46
• 4.4.1 GRNN模型原理43-44
• 4.4.2 GRNN模型预测分析44-46
• 4.5 SVM模型46-50
• 4.5.1 SVM模型原理46-48
• 4.5.2 SVM模型预测分析48-50
• 4.6 三种模型预测结果的对比分析50-52
• 4.7 建立自动预测软件52-55
• 4.7.1 软件功能的介绍52-53
• 4.7.2 软件界面的介绍53-55
• 4.8 本章小结55-58
• 第5章 结论和展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文66-68
• 致谢68

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4 胡云洲;曾建成;;进一步提高脊柱肿瘤的诊治水平[J];中国脊柱脊髓杂志;2008年06期

5 田崴;卞传华;;脊柱肿瘤分类及治疗思考[J];吉林医学;2010年10期

6 沈宁江,王书成,卢传新,欧阳甲;脊柱肿瘤的诊断与治疗(附27例报告)[J];实用骨科杂志;1995年04期

7 王巧民;陈之白;周良安;;儿童脊柱肿瘤20例分析[J];广东医学;1996年06期

8 胡云洲;脊柱肿瘤的治疗[J];中华骨科杂志;2000年S1期

9 姚海洪;脊柱肿瘤误诊的临床探讨[J];河北医学;2001年03期

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1 庞清江;黄涛;张前法;汤涛;;脊柱肿瘤手术体会[A];2009年浙江省骨科学学术年会论文汇编[C];2009年

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5 刘忠军;;脊柱肿瘤的外科治疗[A];2009第一届贵州骨科论坛论文汇编[C];2009年

6 王臻;郭征;;关于脊柱肿瘤新概念及其对治疗结果的影响[A];2009第一届贵州骨科论坛论文汇编[C];2009年

7 党耕町;;原发性脊柱肿瘤的外科治疗[A];中国康复医学会第八次全国颈椎病学术会议论文集[C];2004年

8 刘忠军;;脊柱肿瘤的外科治疗[A];浙江省中西医结合学会骨伤科专业委员会第十一次学术年会暨省级继续教育学习班论文汇编[C];2005年

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1 复旦大学附属中山医院 阎作勤 主任医师;脊柱肿瘤的治疗需谨慎、彻底[N];上海中医药报;2012年

2 本报记者 王强;脊柱肿瘤的诊断及治疗[N];卫生与生活报;2005年

3 记者 陈青 通讯员 王根华;脊柱肿瘤治疗从“半切”到“全切”[N];文汇报;2012年

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5 本报通讯员 孙瑜淼 本报记者 李丽云 实习生 阴浩;夜里腰背痛，当心脊柱肿瘤惹上身[N];科技日报;2014年

6 北京大学第三医院骨科主任 刘忠军;学科发展底气从何而来[N];健康报;2014年

7 第二军医大学长征医院脊柱肿瘤中心主任 肖建如;脊柱肿瘤手术 创新提升疗效[N];健康报;2012年

8 湖南省肿瘤医院 唐石初 副主任医师;颈肩疼痛提防恶性脊柱肿瘤[N];大众卫生报;2001年

9 北京大学第三医院骨科副主任医师 张立;脊柱肿瘤手术治疗要慎重[N];中国中医药报;2008年

10 ;全脊椎切除术治疗脊柱肿瘤要点[N];中国医药报;2003年

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1 聂晓慧;脊柱肿瘤射频消融适形治疗的温度场研究[D];北京工业大学;2016年

2 田崴;脊柱肿瘤的分类及治疗思考[D];延边大学;2010年

3 孟令权;脊柱肿瘤的临床研究[D];天津医科大学;2003年

4 刘铖;1.脊柱肿瘤后装治疗的模拟实验 2.骨纤维结构不良的病因学初探[D];军医进修学院;2001年

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