磁介導腫瘤熱療控制系統(tǒng)研究.pdf

1、腫瘤局部熱療是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，而磁介導腫瘤熱療是其中研究的熱點，本文控制系統(tǒng)是該技術(shù)進行安全、有效控制加溫，殺傷腫瘤細胞的關(guān)鍵，涉及到生物醫(yī)學、檢測控制理論、計算機科學等多個領(lǐng)域的相關(guān)理論和技術(shù)。 本課題來源于廣東工業(yè)大學承擔的2004年國家自然基金項目“交變磁場中金屬粒子誘導腫瘤熱療新方法的研究”。針對目前正在研發(fā)的磁介導腫瘤熱療設(shè)備，研究能滿足其安全、有效工作的控制系統(tǒng)，并在已研發(fā)的第一代熱療樣機上進行了相關(guān)控制實驗。

2、 磁介導腫瘤熱療及控制技術(shù)相關(guān)理論是該控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其中溫度的檢測和控制是其關(guān)鍵。論文介紹麥克斯韋方程組、生物熱傳導Pennes方程以及溫度、磁場的測控理論，確定適合該控制系統(tǒng)的最佳檢測方法。根據(jù)檢測腫瘤組織的溫度，采用適合本文純滯后系統(tǒng)的控制算法，通過對感應(yīng)加熱電源輸出功率的控制，從而實現(xiàn)了腫瘤組織溫度的閉環(huán)控制。 根據(jù)測控理論基礎(chǔ)和相關(guān)加熱設(shè)備需求等分析，開發(fā)了本文控制系統(tǒng)。該控制采用上下位機兩級監(jiān)控方式，上位機為

3、PC機，下位機以嵌入式微控制器LPC2114為該系統(tǒng)的控制核心。上位機主要完成了對病人資料存取、查詢；治療相關(guān)參數(shù)的顯示與判斷；相關(guān)曲線及病人病例的生成；純滯后溫度控制算法的實現(xiàn)；通過串口向下位機發(fā)送設(shè)備工作的相關(guān)參數(shù)及控制命令，實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)控；同時還提供一些相關(guān)的軟件接口。 通過對現(xiàn)有溫度、磁場等檢測原理、方法的研究，并結(jié)合本控制系統(tǒng)的工作環(huán)境的要求，下位機設(shè)計了基于LPC2114的核心控制電路和控制系統(tǒng)的功能電路，對產(chǎn)生