肝癌微波消融中热损伤参数分析

目的肝癌微波消融研究中,局部热损伤监测和消融仿真计算通常采用Arrhenius模型进行热损伤分析,该模型主要包括活化能Ea和频率因子A两个热损伤参数,然而现有肝脏热损伤参数缺少动力学特性和预测效果对比分析。方法本文采用Arrhenius模型从不同参数所描述的损伤速率和不同温度下的损伤进程方面阐述了其差别,并通过微波消融实验过程的温度数据分析了其对消融损伤的预测效果。结果分析数据表明,Ea(J/mol)和A(s^-1)分别为2.769×10^5和5.51×1041、2.577×10^5和7.39×10^39、1.200×10^5和4.016×10^17的3组参数较适用于消融边界处的损伤计算。结论本文对不同参数的对比有助于指导肝癌消融研究中合理选择热损伤参数进行热损伤分析,从而提高消融手术计划和术中疗效评估的准确性。

基于双频微波固态源的热消融系统设计研究

微波热消融技术以其微创、副作用小的优点被广泛应用于肝肿瘤的治疗。热剂量的精准控制在很大程度上决定了微波热消融的治疗效果。然而,目前基于磁控管的微波热消融仪具有功率输出稳定性欠佳、工作电压较高的缺点。针对以上问题,该文选择微波固态源作为微波输出的核心器件,设计了一套基于2450MHz和433MHz的双频微波热消融系统,系统利用功率检测电路对系统实际输出功率进行PID反馈控制。实验结果表明系统输出功率最大误差小于1W,PID算法在提高系统安全性的同时进一步增强了系统输出功率的准确性与稳定性。该文设计的双频微波热消融系统可以为后续的研究提供一个安全可靠的实验平台。

一种实用微波消融仿真模型的构建方法

目的针对目前缺少临床常用微波消融针仿真模型的问题,构建一种简洁、实用的2450 MHz水冷微波消融针的肝脏消融仿真模型。方法采用有限元分析方法,构建了微波消融针和肝脏的简化几何模型,通过耦合电磁波传输和生物组织传热两个物理过程,动态分析肝脏介电特性变化和水蒸发引起的相变传热,从而获取消融过程的组织温度场分布。结果温度场分布结果表明,仿真模型在消融区形态特征、组织温度变化和消融区尺寸方面与同类型消融针实验结果相符合。结论基于常用微波消融针的仿真模型构建方法和计算结果具有较好的实用性和临床应用价值。

基于有限元仿真的微波消融针设计方法的研究

微波消融针的性能决定肿瘤微波消融术后的消融区域形态与大小,研制具有更大消融范围及材料性质更稳定的消融针具有临床应用价值。本研究采用有限元仿真方法,将具有良好生物相容性的氧化锆陶瓷作为消融针穿刺头,设定优化指标,仿真得出2.45GHz微波频率下的消融针部件尺寸。结果表明,同轴电缆内导体延伸长度,穿刺头前、后端的长度组合为(10,11,4)、(11,12,4)、(16,12,8)、(18,12,8)mm时分别可达最优轴比,最小初始反射系数以及两组最大消融体积。该仿真方法能够定量描述不同部件结构下优化指标的差异,有效辅助消融针设计从而缩短设计周期。

基于剂量调制的微波消融碳化调控技术研究

肿瘤微波消融疗法现今广泛应用于临床癌症治疗。但其存在消融区域会产生碳化成分的副作用,碳化成分会影响微波天线传输效率,引起病人术后炎症等。本文采用有限元方法构建微波消融仿真模型,设置功率60W,周期60s,占空比分别为50%、40%、30%和20%的间歇波函数。结果显示占空比为30%与20%时,中心最高温度控制在120℃左右。经离体猪肝消融实验验证,占空比为40%时,消融区域旁开5mm处温度维持在90℃左右;占空比越低时,碳化区域越小,甚至仅有微小碳化。该过程有效验证了碳化调控的可行性,对微波消融临床治疗取得更优的效果具有重要价值。