四类典型全身热疗方法加热效果的理论评估

如何快速有效地提高肿瘤患者体核温度是全身热疗实践中的一个十分重要而困难的课题,但目前对现有的各类全身加热措施尚缺乏明确的认识。本文采用有限元数值计算方法,对接近真实边界条件下的四类典型全身热疗措施进行了理论评估,对比分析了不同加热途径的升温效果,指出了进一步提高加热效率的技术策略。研究结果指出,体内加热方式的加热效果最好,也适合于临床操作,应是今后发展高效全身热疗装备的重点。

基于血管介入式加热的微创性全身热疗方法

全身热疗正逐渐被认为是对已扩散全身的恶性肿瘤实施有效治疗的一种可行途径。但因缺乏简便、微创的机体升温手段,使其尚不能广泛应用于临床。针对这一技术瓶颈,本文建立了崭新的加热探针介入式微创全身热疗方法,通过对大血管直接加热并借助其内血液的输运实现高效的全身加热。并研制了一套模拟血管内加热的全身热疗试验台,系统评估了该方法的加热能力及其对血流动力学参数的影响,而且从理论上分析了新方法的可行性。理论及模拟试验均表明了血管介入式全身热疗方法的优点。最后进一步讨论了新方法中亟待改进的一些问题,展望了其在肿瘤治疗中的应用前景。

自制冷热刀医疗设备靶向治疗肿瘤的性能实验

目的:考察新研制的真正集深低温冷冻治疗与高温热疗功能于一体的先进肿瘤治疗临床试验设备(冷热聚能刀,中国科学院理化技术研究所自主研制开发)的实际工作性能,为后期的临床实验提供初步而又有价值的参考依据。方法:将冷热刀探针(外径5mm)置于空气、明胶、猪肉以及活体兔子组织中实施局部靶向的快速冷冻(-196℃)及升温(88℃)试验,以检测探针外壁、针尖内部以及周边测温点的温度响应特性,并观察冰球的生长过程;同时,还基于红外热像仪及数码相机,对相应的冷冻及升温效果进行影像评估。结果:冷热刀工作时,探针刀头外壁总体上能在大约4min以内下降到极低温度(约-160℃),并维持稳定;而当冷热刀处于升温阶段时,刀头外壁温度可迅速上升,在大约2min左右即达到80℃,冰球紧贴刀杆部分随即熔化。结论:冷热刀临床试验设备具有优异的快速冷冻和高强度加热功能,可望在肿瘤的高效微创治疗上发挥关键作用。

变风量空调系统总风量前馈控制分析

对传统变风量空调系统总风量反馈控制法存在缺陷的原因进行了分析，在此基础上提出总风量前馈控制方法。采用神经网络对过程进程了模拟。结果表明，总风量变化明显。在一定程度上，本文给出了变风量空调系统控制方法改进的方向。

LYSO闪烁晶体PET探测器设计及位置映射算法研究

目的分析LYSO闪烁晶体内光子的输运特性及正电子发射计算机断层扫描装置(positronemission tomography,PET)位置映射表的建立方法。方法在Linux fedora操作系统之上成功构建了GATE(geant4 application for tomographic emission)核医学仿真平台,模拟了LYSO闪烁晶体PET探测器内光子输运过程。并且基于仿真数据,分析了位置映射表。结果成功研制了8×8探测器模块,得到位置映射对照表。结论基于GATE进行探测器模块设计切实可行,得到的位置映射表对后期实际散点图的建立过程具有重要指导作用。

基于并行采样的PET快电子脉冲数字化研究

目的将并行采样方法引入正电子发射计算机断层扫描装置(positron emission tomography,PET)探测器输出的快电子脉冲的数字化过程,获取蕴含时间和能量信息的数字脉冲,同时,降低高速数据采集系统的成本。方法依照基于并行采样的PET快电子脉冲数字化方法,以51微控制器为主控芯片、两片ADC0832为模数转换芯片、一块LCD为显示器成功构建具有并行采样功能的实验系统。结果主控芯片成功驱动两片ADC和一块LCD,实现了并行采样。结论该方法在PET快电子脉冲的数字化方面具有可行性。

数字化乳腺成像系统量子探测效率检测方法研究

数字化乳腺X线摄影技术已成为临床检测早期无症状隐匿性乳腺癌的重要手段,在此背景下,评价数字乳腺机性能的量子探测效率(DQE)检测方法,是国内外临床医学界和医学影像检测部门所关注的重要课题。针对相对成熟的IEC62220-1标准不适用于辐射剂量小、辐射野小的数字乳腺机DQE检测的问题,本文较深入地研究了基于IEC62220-1-2标准的数字乳腺机DQE检测方法和具体数字图像处理算法的实现。并将该DQE检测手段实施于辽宁省医疗器械检验所受检产品某公司生产的乳腺机,得到了相应的DQE测试结果,最后,本文讨论了数字化乳腺成像系统量子探测效率的重要影响因素。

一种具有触觉再现功能的人体心脏组织虚拟内镜系统

目的传统的虚拟内镜检查过程中,操作者不能感知器官或病变组织与虚拟内镜探头的相互作用力,存在误判的可能。为在一定程度上解决该问题,本文研究并实现了一种具有触觉再现功能的虚拟内镜系统。方法首先,构建了由传动绞轮、触觉手柄与基座组成的人机物理接口,采用Arduino作为主控制器接收虚拟环境中虚拟探头与组织的作用力,控制直流电机输出不同的扭矩,驱动人机物理接口实现力的传输和再现;然后,设计以磁阻传感器KMA210为核心的位置编码器,检测装置中触觉手柄的位移信息,控制虚拟环境中内镜探头的移动;最后,设计通信接口,采用CHAI3D开发人体心脏组织的虚拟内镜仿真环境,并对虚拟环境和触觉再现装置进行集成,并进行测试和验证。结果该触觉再现装置能够在单自由度方向上控制虚拟环境中的探头,再现虚拟环境下内镜与心脏内部组织或血管的相互作用力(0~3 N)。结论通过对虚拟内镜环境下触觉再现技术的研究,初步实现了具有触觉感知力学反馈功能的人体心脏组织虚拟内镜系统。