磁導(dǎo)航外科手術(shù)系統(tǒng)電磁問題研究.pdf

1、本文在深入調(diào)研國內(nèi)、外研究進(jìn)展情況的基礎(chǔ)上，從理論上弄清楚了磁導(dǎo)航外科手術(shù)系統(tǒng)的基本工作原理、控制方法。針對(duì)本論文研究的核心問題，即磁導(dǎo)航外科手術(shù)系統(tǒng)中的電磁問題，根據(jù)國外現(xiàn)有裝置中存在的問題和不足，提出了一種新型的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、建造了磁導(dǎo)航外科手術(shù)模型系統(tǒng)。并通過一系列的試驗(yàn)?zāi)M了真實(shí)手術(shù)系統(tǒng)的工作情況，所作的主要工作如下：在理論方面，根據(jù)Turner先生提出的目標(biāo)場法的思路，推導(dǎo)了球坐標(biāo)系下目標(biāo)場法的計(jì)算公式，用該公

2、式設(shè)計(jì)了可以在球型區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生理想均勻梯度磁場的磁體線圈結(jié)構(gòu)，并從實(shí)際的工程建造角度出發(fā)，對(duì)該球形磁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了改進(jìn)型球形四極磁體的設(shè)計(jì)方案。通過理論分析和有限元仿真計(jì)算表明：該磁體不僅可以在球形手術(shù)區(qū)域產(chǎn)生均勻梯度磁場，而且與普通螺線管線圈相比。在相同的磁體尺寸和電流大小下具有較高的磁場梯度和較小的電感。滿足了該手術(shù)系統(tǒng)對(duì)磁體的特殊要求。 此外，還研究了似穩(wěn)磁場與永磁體的相互作用關(guān)系，給出了一對(duì)及多對(duì)球形線圈情況

3、下的空間磁場分布及磁珠所受磁力計(jì)算公式；結(jié)合模型系統(tǒng)的運(yùn)行情況，研究了小磁珠及介入導(dǎo)管在模擬血管環(huán)境中運(yùn)動(dòng)所受粘滯阻力的測定方法，給出了小磁珠步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電流與目標(biāo)位移量的計(jì)算方法，推導(dǎo)了初步的計(jì)算公式。 在實(shí)驗(yàn)方面，用銅導(dǎo)線繞制了改進(jìn)型球形四極磁體，通過一系列試驗(yàn)驗(yàn)證了本論文所提出的理論和有限元仿真計(jì)算的正確性；設(shè)計(jì)并建造了磁導(dǎo)航外科手術(shù)模型系統(tǒng)，包括：人機(jī)交互控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)；程控脈沖電源系統(tǒng)的搭建；磁體的應(yīng)力防護(hù)措