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《沈阳工业大学》 2011年
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天线阵治疗乳腺癌温度分布的研究及其激励源的优化

尹小明  
【摘要】:热疗是世界上继手术、放疗、化疗和生物治疗之后,第五种治疗肿瘤的方法。热疗利用热效应可直接杀死肿瘤细胞。临床研究显示,作为与放疗和化疗相结合的手段,可提高肿瘤治疗的效果。此外,化疗和放疗的毒副作用较大,对人体正常组织的伤害较大,相比较热疗几乎无毒副作用。微波热疗还可提高人体免疫力,达到良好的肿瘤远期治疗效果。 温度分布直接反应微波热疗的治疗效果,计算已知天线布局下模型温度分布对微波热疗天线设计具有指导意义。为得到更具体的温度分布,本文建立三层包括皮肤、脂肪和肿瘤的3-D(3维)人体模型。天线的建模基于实际的天线结构,采用单空间步长电压反馈模式。采用FDTD(时域有限差分法)计算稳态电场的分布,温度场的计算利用经典的Pennes生物热传导方程的有限差分形式。本文所有仿真结果均通过自编FORTRAN程序计算得出。通过电磁场与温度场的耦合计算给出了人体乳房模型的3-D温度分布结果。在相同的天线布局下,两个模型的温度分布不同所反映的热疗效果有好有差。天线布局对热疗过程有重要作用,进而基于模型3-D温度分布对天线阵的优化可以得到较好的热疗效果。 GA(遗传算法)具有群体搜索、不需要目标函数的导数、概率转移准则的特点且得到的是全局最优解。为了得到更优的热疗效果,本文采用GA对特定乳房模型进行天线阵激励源的优化,并给出了优化参数对应的温度分布。先设定其中两对天线振子具有相同的激励源,这样可以减少需优化的参数。但是得到的优化参数相应的温度分布未有之前的效果好。为此,本文将3对天线振子的激励源均作为独立的参数,在一定的范围内进行GA优化并对目标函数进行了改进。这种情况下的优化结果得到了很好的温度分布,说明合理的选择优化参数也是很重要的。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R737.9

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【参考文献】
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