電容式射頻熱療的加熱機制及自穩(wěn)幅射頻功率電源的研究.pdf

1、關于電容式射頻熱療中的加熱機制和人體不同組織的升溫規(guī)律還存在一些認識上的誤區(qū)。本文從電磁場的基本原理出發(fā)，闡述了電容式射頻加熱人體組織的理論機制，指出了不能用電磁波的傳輸理論來分析射頻在人體組織中的透入深度、以及射頻加熱時利用的不是射頻電流流經(jīng)人體組織產(chǎn)生的歐姆熱，而是人體組織在高頻電磁場中的極化損耗。在忽略射頻極板邊緣效應、且極板之間充有多層不同電介質的理想情況下，分別推導了極板間任意兩介質中單位體積耗散的功率比、比吸收率（SAR）比

2、、以及升溫速率比的表達式。得出了采用電容式射頻熱療時，電導率越大的人體組織升溫速率越小的一般規(guī)律。將已知人體肌肉、脂肪、皮質骨的電參數(shù)和物理參數(shù)代入表達式進行計算，結果表明，當采用27.12 MHz射頻加熱時，脂肪和皮質骨的升溫速率比肌肉的升溫速率分別高出18.9倍和20.2倍，而采用40.68MHz射頻時，則是高出19.8倍和19.1倍。各組織的升溫速率極不均勻。
　　目前大功率電容式射頻熱療機在使用過程中經(jīng)常需要根據(jù)患者的體質

3、結構、環(huán)境溫度變化等，通過調節(jié)電抗元件的參數(shù)去實現(xiàn)輸出回路阻抗的匹配，從而獲得最佳的加熱效率。但這種調節(jié)既不靈便，又容易導致設備的可靠性下降。為此，本文設計了一種新的基于單片機和直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術的射頻功率電源。本設計中，射頻信號來自 DDS芯片，輸出回路工作在諧振放大狀態(tài)，單片機控制系統(tǒng)不斷監(jiān)測輸出射頻電壓的幅度，當回路阻抗變化導致諧振電路失諧（或輸出阻抗失配）時，射頻輸出電壓幅度會大幅下降。此時，單片機可控制 DDS通過

4、掃頻的方式改變放大電路輸入信號的頻率，使電路在新的頻率點上重新建立諧振，從而控制輸出射頻電壓幅度的穩(wěn)定。文中通過理論計算和電路仿真相結合的方式對設計進行了驗證。以初始諧振參數(shù)為參考值，當外電路電容參數(shù)變化在±5pF內(nèi)時，引起的輸出電壓幅度變化約為20％,而單獨調節(jié) DDS輸出信號的頻率變化在-1.33MHz～1.17 MHz內(nèi)，輸出電壓幅度變化也可以達到18%。這樣，通過實時調節(jié) DDS輸出信號的頻率能夠修正由于外電路參數(shù)變化引起的輸出