肿瘤微波适形消融及剂量控制关键技术研究

作     者：江莹旭 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李韪韬

授予年度：2018年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：肿瘤 微波天线 温度场 适形消融 剂量控制 

摘      要：微波消融技术以微创、精准、升温快和副作用小的优点越来越广泛地适用于肝癌、肺癌等肿瘤的治疗。针对具有特定形状和特殊位置的肿瘤,完成微波热剂量的精确控制,最终实现不规则肿瘤的完全适形消融是目前亟待解决的临床问题。本论文采用433 MHz微波频率设计微波消融针,并在微波热消融系统中通过离体猪肝实验对其消融效果进行了有效验证,适用于肝肿瘤的适形消融治疗。同时,本论文构建了一个有效的微波消融剂量控制仿真模型,为术前直观地认识不同热剂量下的消融效果提供了帮助。论文主要研究内容:1、设计基于433 MHz微波频率的单极微波天线和缝隙微波天线,并与穿刺尖头、不锈钢针杆、介质套管、水冷部件和手柄组装,成为较为完备的水冷微波消融针。2、利用COMSOL软件建立了一个精准的微波消融剂量控制仿真模型,并将其封装成界面友好的仿真App,能仿真获得不同热剂量下的消融温度场和有效消融体积。3、通过离体猪肝实验验证了433 MHz水冷微波消融针的适形消融效果。进一步,通过实验对仿真模型的准确性进行了验证。4、采用同轴探针法测量了433 MHz频率下不同热损伤程度中肝组织的介电特性参数,不仅为肿瘤组织的检测和治疗提供了帮助,也为温度场的精确建立提供了参数支持。论文主要创新点:1、设计了433 MHz频率的微波消融针,适用于靠近危及器官的类葫芦形的肝肿瘤和其他长条形肿瘤的适形消融治疗。2、在仿真模型中采用随温度动态变化的组织电特性参数和热特性参数,使温度场仿真结果更加可靠,能实现较为精准的热剂量控制。