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、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?zāi)M了真實手術(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)場法的計算公式，用該公

2、式設(shè)計了可以在球型區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生理想均勻梯度磁場的磁體線圈結(jié)構(gòu)，并從實際的工程建造角度出發(fā)，對該球形磁體結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，提出了改進型球形四極磁體的設(shè)計方案。通過理論分析和有限元仿真計算表明：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，給出了一對及多對球形線圈情況

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