基于改進遺傳算法的磁靶向聚焦線圈陣列優(yōu)化設計.pdf

1、磁性載藥顆粒的靶向治療是近年來腫瘤治療中受到國內外廣泛關注的新方法，由于其非侵入性和高靶向性的特點，具有廣泛的用途以及潛在的巨大市場需求。外磁場的特性是治療效果的關鍵影響因素。相比于傳統(tǒng)的由永磁體產生外磁場的方式，應用線圈陣列形成外磁場具有靈活簡便、可操作性強等優(yōu)點，可以根據(jù)線圈陣列的排布及所加電流激勵的不同而改變靶向位置、磁場強度及聚焦范圍。
　　論文設計了基于改進遺傳算法的磁靶向聚焦線圈陣列，并對其聚焦性能進行全面的優(yōu)化。基于

2、電磁場及三維電磁場有限元理論，對單線圈模型的結構、參數(shù)進行設計。在此基礎上，提出三種多線圈陣列，對比其聚焦效果并結合實際應用中的可行性，選擇平面形線圈陣列為更優(yōu)。然后研究了遺傳算法的基本原理和基本理論，并對其進行改進，應用改進的遺傳算法對線圈陣列中各子線圈電流組合進行求解。通過仿真計算、空間電場實測及實物試驗驗證其聚焦性能。主要的研究工作包括：
　　①設計具有更優(yōu)聚焦性能的單線圈參數(shù)及結構。在深入研究并掌握電磁場基本理論及三維有限

3、元分析方法的基礎上，分析匝數(shù)、內徑及繞制方式對單線圈磁場磁感應強度分布的影響，分別對不同參數(shù)下線圈軸向、徑向磁感應分布進行分析，綜合選擇磁感應強度高、靶向位置聚焦深度大、聚焦性能好的單線圈參數(shù)設計方案，最終確定了匝數(shù)n=6、內徑d=2cm、以多層繞法的一種變形繞法繞制的單線圈方案為最優(yōu)。
　?、谠O計具有更優(yōu)聚焦性能的多線圈陣列方案?；谝堰x擇的單線圈參數(shù)，設計了半球形、平面形、圓環(huán)形三種多線圈陣列組合，對比分析相同激勵下三種線圈陣

4、列的聚焦性能，通過仿真計算，結合實際應用中的可行性，最終選擇平面形線圈陣列為最優(yōu)方案，并實現(xiàn)了多層平面形線圈陣列的非中心點聚焦及多點聚焦。
　?、蹜酶倪M的遺傳算法求解線圈陣列電流組合。研究并分析標準遺傳算法的基本原理、概念以及求解流程，在此基礎上，對算法的優(yōu)化和改進從初始種群產生、基因丟失檢測及修復策略、自適應交叉和變異算子、最佳個體保護等方面進行。通過四組測試函數(shù)，對其性能進行全面的測試與評估?；诟倪M的遺傳算法對線圈陣列子線