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肿瘤热疗中交变磁场测量系统的研究

郭中华  
【摘要】:课题来源于国家自然科学基金项目。通过研究交变磁场发生装置的监控系统,实现对肿瘤温度,磁场装置产生的磁场强度等参数的监控。磁感应强度和磁场分布是肿瘤加热装置的重要参数,本文重点研究了该类中高频强磁场的测量技术,主要进行了以下工作: 介绍了肿瘤热疗新方法——交变磁场加热磁性纳米微粒治疗肿瘤的基本原理和特点;综述了磁场发生装置和测量中高频强磁场的测量装置的研究现状。 通过对电磁场理论,磁场测量方法以及电磁场近场测量特点的分析,提出了针对交变磁场肿瘤热疗装置特点的磁场测量系统设计方案。设计工作主要包括磁场探头的设计和磁场测量系统的设计。磁场探头的设计是整个磁场测量系统的关键。文中对探头的尺寸设计,构成,变换原理进行了详细推导,设计了磁场探头的信号调理电路。对磁场探头频率特性仿真,结果表明,探头在所需频率范围内比较平滑。 利用自制的磁场测量系统对肿瘤加热装置的磁场进行测量,并对测量的数据进行分析,结果表明:磁场装置的工作空间中心平面的磁感应强度分布均匀,磁场梯度变化不大,且磁感应强度随电流的增加而变大,工作区域以外磁感应强度衰减快。 采用有限元分析软件ANSYS对肿瘤加热设备的磁场进行数学建模,分析了磁场在静态和谐态的磁场分布状况,其结果同测量值十分吻合。 本文设计的交变磁场测量系统可单独用来测量中高频强磁场。此外,利用交变磁场测量系统对加热装置的磁场测量和工作区域的磁场分析,可为交变磁场热疗设备及其温度计划系统的开发提供宝贵的数据。


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