寬帶電磁脈沖輻射對腫瘤的加熱效果研究.pdf

1、本文旨在研究受到1-11GHz的超寬帶電磁脈沖照射后的包含腫瘤的組織模型的熱效應。首先，使用基于時域有限差分(FDTD)算法的商業(yè)軟件XFDTD6.3對包含腫瘤的生物組織進行二維建模，其剖分網(wǎng)格大小為1mm×1mm×1mm。該模型包括三種材質(zhì)：腫瘤組織、脂肪組織和去離子水，去離子水作為自由空間和生物組織之間的耦合介質(zhì)存在。生物組織的電特性隨頻率變化，其具體頻率的電特性可以根據(jù)德拜方程求解出來，在工作頻率為6GHz時，腫瘤組織的電導率σ=

2、4.82S/m，相對介電常數(shù)εr=50.74，脂肪組織的電導率σ=0.4S/m，相對介電常數(shù)εr=9.8；其次，生物模型暴露在16個單極子天線均勻分布圍成的空間內(nèi)，所用激勵源為高斯調(diào)制脈沖。由于不同生物體內(nèi)發(fā)生腫瘤的位置不同，為了使熱能量更加集中，需要根據(jù)腫瘤的位置和輻射器單元的位置確定每一個輻射器單元的時延，確保天線陣列的輻射同時到達腫瘤的中心位置；接下來，基于比吸收率(SAR)的計算公式、生物熱傳導方程及邊界條件用MATLAB軟件編

3、制了SAR計算程序和溫度計算程序；最后，得出整個生物組織內(nèi)的SAR分布及溫度分布場，并根據(jù)臨床熱療對溫度的要求驗證所得結(jié)果是否符合標準。
　　 在本文研究的SAR分布和溫度分布中，主要分析了腫瘤的兩種位置情況。腫瘤位于模型組織的中心位置時腫瘤與脂肪組織交界處的溫度在41.5℃以上，瘤內(nèi)中心溫度高達48℃以上，生物組織的邊緣溫度最高點為39.4℃，符合臨床熱療法對溫度的控制要求；腫瘤偏離模型的中心位置時腫瘤組織與脂肪組織交界處的溫