功能近红外微波热消融疗效评估系统的研究

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1、中图分类号：R318.6论文编号：102870314-S192学科分类号：080401硕士学位论文功能近红外微波热消融疗效评估系统的研究研究生姓名徐雅学科、专业精密仪器及机械研究方向生物医学光子学指导教师钱志余教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一四年三月万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTheResearchOnEfficacyEvaluationSystemOfNear-InfraredMicro

2、waveThermalAblationAThesisinPrecisionInstrumentsAndMachineryByXuYaAdvisedbyProf.QianZhiyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2014万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教

3、育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要微波热消融是肿瘤热疗中应用最普遍的一种技术，它的原理是利用微波电场使分子在微波的辐射下随微波频率做高速运动，分子之间相互摩擦产生高能热效应，继而使组织凝固、脱水坏死达到治疗目的。微波热消融治疗肿瘤的有效性以及优越性已经临床上得到验证，但是如何在治疗过程动态的监测治疗效果并实时的反馈给临床医生仍然是临床治疗中

4、的关键问题。针对这些问题，本文提出一种新型的对微波热消融进行实时在位疗效评估的方法：功能近红外光谱监测肿瘤治疗。该方法通过在热消融肿瘤过程中实时采集近红外参数进行疗效评估，为临床手术治疗效果提供依据。论文主要内容：1、通过有限元仿真软件COMSOL建立起微波热消融中生物组织的温度场分布，并由此得出生物组织的温度场动态分布和有效毁损体积。温度场分布可以确定微波作用范围内生物组织任意位置的实时温度，有效毁损体积模型可以确定不同微波功率、作用时间组合下的有效毁损的长径、宽径以及体积；2、设计微波消融与监测采集系统，以此准确实时的监测采集近红外光谱参数。3、进行离体猪肝

5、组织实验，研究约化散射系数和温度随着微波功率和作用时间的变化规律以及热消融有效毁损体积。通过对比仿真体积模型与实验体积模型，验证实验的有效性，得出约化散射系数作为评估因子，可以有效实时评估生物组织的毁损的程度。论文的主要创新点：1、在进行温度场有限元仿真中，组织热物性参数不再使用常量，随温度变化的变量将其取代；2、通过COMSOL软件，建立起微波热消融温度场的动态分布；3、综合探头将以往测温针的测温功能和Y型光纤探头测量近红外光谱功能结合起来，在实验和临床上只需一根探头便可测量温度和近红外参数；4、提出了利用功能近红外光谱技术作为微波热消融肿瘤手术中的实时监控手

6、段，通过组织参数采集监测系统对生物组织进行微波热消融实验验证该方法的有效性。关键词：功能近红外，微波热消融，Labwindows，有限元，疗效评估I万方数据功能近红外微波热消融疗效评估系统的研究ABSTRACTMicrowavethermalablationhasbeenwidelyusedfortheclinicaltreatmentoftumors,anditsbasicprincipleisthatmolecularsofthecanceroustissuedothehigh-speedmovementundertheinfluenceoftheelect

7、ricfieldofthemicrowave,theheatwhichisgeneratedbythemovementofmolecularscandehydratemolecularssoastokillcancercells.Microwavethermalablationoftumorshasbeenvalidatedinclinicaltreatment,buttheproblemisthathowtomonitoreffectsdynamicallyduringthetreatment.Wewillcombinefunctionalnearinfrar

8、edspectrosco