生物醫(yī)用沖激脈沖輻射聚焦天線研究.pdf

1、目前，傳統(tǒng)癌癥治療方法如手術治療、放射治療和化學藥物治療等，其機理在于殺傷并抑制腫瘤細胞的生長與增殖，因而只能延緩腫瘤的進展，不能達到治愈的目的。而微/納秒電場脈沖治療腫瘤方法需要采用有創(chuàng)/微創(chuàng)電極或電極陣列以穿刺的方式才能引導至腫瘤組織，這都會對患者的生理和心理將產(chǎn)生嚴重的負面影響。尋找一種既能夠有效殺滅腫瘤細胞、同時又能提高患者生存質(zhì)量的腫瘤無創(chuàng)治療手段，一直是醫(yī)患雙方的期盼。
　　 高強度電場脈沖的脈寬從納秒級進入到亞納秒

2、級甚至皮秒級，將使得電場脈沖對生物體結(jié)構(gòu)和功能的影響研究進入新的領域。整合無創(chuàng)治療的應用需求以及電場脈沖靶向誘導腫瘤細胞凋亡的窗口效應，本文提出通過沖激脈沖輻射天線將皮秒脈沖聚焦于腫瘤組織，使腫瘤細胞線粒體跨膜電位發(fā)生變化而崩潰，啟動線粒體途徑的凋亡靶向誘導，實現(xiàn)腫瘤的無創(chuàng)治療。
　　 由于皮秒電場脈沖匹配超寬帶時域天線技術具有優(yōu)異的方向性和精細的操控性，本文根據(jù)超寬帶天線設計理論，首次設計出了一種用于輻射皮秒電場脈沖的沖激脈沖

3、輻射聚焦天線。初步優(yōu)化結(jié)果顯示當金屬板與x-軸夾角β為90°～95°以及單圓錐輻射器的半張角θ為30°～35°時，可以使天線在靶點位置得到最大的電場分布，并通過口徑場法分析了靶點位置的場強；天線在焦點區(qū)域的電場分布保持了輸入脈沖的沖激特性，電壓駐波比小于2，且具有穩(wěn)定的增益和場方向圖，x-軸方向電場分布的半峰帶寬小于20mm，y-軸和z-軸方向小于10mm，具有很高的時間分辨率和空間分辨率；同時，考慮介質(zhì)透鏡聚焦理論的引入，在靶點位置放