血管对肝脏微波消融温度场的影响

为了研究血管对消融温度场的影响,运用离体实验的方法测定距天线不同距离及血流量不同的血管对温度场的影响.实验中采用输液管代替肝动脉,并依据肝动脉的血流速度设定管内的水流速度;利用铜-康铜热电偶测量血管周围的温度场.并在相同的条件下进行微波消融的仿真计算,对比实验与仿真结果的不同.结果显示:当微波天线距血管1.0 cm时,由于血液对流换热的影响,微波消融域并没有关于微波天线对称,在靠近血管的一侧出现了很大的温度梯度,且随着血流量的增大,微波消融域变小;当微波天线距离血管1.5 cm时,微波消融域的形状开始变圆,并且天线两侧相同距离的点的温升曲线的温差也开始减小;当微波天线距离血管2.0 cm时,微波消融域几乎呈圆形,且关于微波天线对称,血管的影响可以忽略.当血流量增大时(从22 cm/s变为55 cm/s),血管对温度场的影响增大(与22 cm/s的温差最大可达10℃),消融温度场进一步减小.当微波天线与血管之间的距离大于2.0 cm时,对于小流量的血管可以忽略其对于温度场的影响,热疗前不用进行血管阻断术.当微波天线与血管之间的距离小于2.0 cm且血流量大于22 cm/s时,为了不影响消融的疗效,建议进行血管阻断术.     

相控阵天线实验教学设计与实践

为使学员更好地掌握相控阵雷达天线原理,提出了在微波技术与天线专业基础课的实验课程中增加相控阵天线实验的方案.基于新研制的相控阵天线实验测量系统,设计了相控阵天线实验的教学内容,并进行了教学实践.实践表明,该实验能增强学员的岗位任职能力、培养学员的工程设计能力、提高学员的分析问题和解决问题能力以及使用信息化系统能力.     

多界面匹配高效微波整流天线设计方法

整流天线效率对远距离微波能量传输的整体效率至关重要.针对传输系统接收整流端效率提升的需求,提出了一种多界面匹配高效微波整流天线的设计方法.首先对整流天线的效率给出了数学描述,并据此在能量波束入射界面、能量转移界面、能量转换界面、直流合成界面提出了匹配原理和方法.多界面匹配联合就形成了高效整流天线设计方法.最后,根据相关匹配原理进行了实验验证,证实了对波阻抗匹配和输入阻抗匹配的分析.     

个性化脊柱肿瘤微波热疗的手术规划

主要研究个性化脊柱肿瘤微波热疗的温度场规划,并提出利用数值模拟进行个性化脊柱肿瘤手术规划的理论.根据病人医学切片图像三维重建解剖真实的肿瘤及其周围组织的几何结构;在三维计算机环境下进行虚拟手术操作,来确定天线插入方式和深度;施加由离体实验测得的SAR边界条件,利用有限元法进行温度场模拟;提取不同加热时刻的温度场分布,对插入方式和深度进行评估.结果表明:微波加热初期,54℃温度场完全包含在肿瘤内部,加热到16 s时开始灼伤正常组织.加热到240 s时54℃温度场覆盖周围正常组织的体积已经达3 520mm3,此时消融率为98.5%.由此可见,个性化脊柱肿瘤手术规划为临床手术提供了术前预测和理论依据.     

瞬变电磁法浅层分辨率物理模型实验研究

利用物理模型实验,研究了瞬变电磁法对超浅层异常体的探测问题.制作了3套天线装置(重叠回线1、重叠回线2及中心回线),对每一种天线装置分别进行了7个物理模型实验,得到相应的瞬变电磁法多测道剖面图.结果表明:瞬变电磁法响应特征与异常体的尺寸、数量成正比,与异常体的埋深成反比.多匝小回线装置对间距小于边长的两个异常体无法分辨,其分辨率为天线装置边长的2倍.通过改变天线装置尺寸大小及装置类型,瞬变电磁法能对超浅层(小于50cm)异常体进行探测.     

提高学生学习微波技术与天线课程兴趣的方法

为了提高学生学习微波技术与天线课程的兴趣,结合微波技术与天线课程的特点和多年教学实践,提出了创设学习情境、运用多媒体技术、设问教学、融洽师生关系等四种方法.教学实践证明,这些方法对提高微波技术与天线课程教学质量和推进素质教育有很好的促进作用.     

肝癌微波热疗手术规划系统的设计与实现

介绍肝癌微波热疗手术规划系统的设计思路以及系统的具体实现.通过对301医院提供的2例肝癌病人CT图像进行处理,利用该系统获得了最佳的微波热疗参数,制定了合理的手术计划.实验结果表明,该系统能完成肝癌微波热疗手术规划,经进一步完善,可望应用到临床,为临床医生进行热疗手术提供依据.     

整流天线研究进展及设计方法概述

微波输能(MPT)技术通过微波波束在两点之间进行能量的无线传输,可用于太阳能卫星、近空间飞行器、无线传感器等.整流天线将微波能量捕获并转换为直流,是MPT系统的关键部件.首先,从拓展工作频带、输入功率范围和负载范围等方面对整流天线最新研究进展进行概述,然后分析了其核心器件整流电路的拓扑结构及相应适用场合,对有效设计整流天线的步骤进行综合,最后分析了整流天线技术存在的问题,并指出了MPT技术未来的发展方向.     

基于SAR单针反馈的2450 MHz微波消融温度场仿真研究

比吸收率(SAR)的精确表征对于恒功率微波消融的温度场仿真至关重要.提出了2 450 MHz微波消融中SAR的单针反馈方法以及基于SAR反馈形式的温度场仿真技术.在具体实施中,首先利用离体猪肝实验获得SAR的空间分布函数,然后通过单针实测结果获得SAR随温度变化的精确表征形式,最后基于此SAR形式进行温度场仿真以验证温度预测精度.实验对比结果表明,仿真结果与实测温度具有较高的一致性,验证点的最大温度差的平均值约为2. 805℃,平均温度差的平均值约为1. 551℃,标准偏差的平均值约为1. 121℃.因此基于SAR反馈形式的温度场仿真能有效地预测微波热消融中的温度分布,从而为临床热消融手术提供可靠的科学依据.     

基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温

旨在探索一种基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温方法,利用水浴加热实验系统,以新鲜离体猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始射频信号,分析各温度下组织的背向散射积分,建立背向散射积分与温度相关性模型用于微波加热实验过程中温度的检测.所建相关性模型为:超声背向散射积分值为0.062×t+3.591;该模型在低温段(≤70℃)测温误差较小(<5℃),在高温段(>70℃)测温误差较大(>10℃).研究结果表明:超声背向散射积分可用于常规热疗无损测温;微波热疗温度分布不均使得检测较为困难;利用正常与热凝固组织背向散射积分的差异进行热凝固区检测具有一定优势.     

微波消融治疗肝癌中的若干热学问题

针对微波消融治疗肝癌中遇到的一些热学问题进行了分析和讨论,对肝组织对微波的比吸收率的确定方法、温度场的数值模拟、单一微波源形成的凝固区大小和形状、分时控制的多源凝固区组合方法等进行了研究.结果表明,模拟结果与实测凝固区有良好的一致性,采用分时控制的多源凝固区组合技术能实现肿瘤的适形治疗.     

基于方差分析的2450MHz微波消融温度场仿真模型参数研究

为了提供2 450 MHz微波消融温度场模型在不同时间和不同位置的显著性影响因素,基于电磁方程和生物传热方程建立微波有限元模型,利用方差分析技术获得密度(ρ)、比热容(c)、对流交换系数(h)、电导率(σ)、导热率(K)和相对介电常数(ε)等模型参数对于温度变化的方差贡献率(SS)和主效应.研究表明,微波天线冷却水对于中心点温度具有一定影响,方差贡献率约为0.09,但对于近场点和远场点温度的影响几乎为零.在水冷侧近场区域中,消融前期c和σ对温度场的影响显著,K几乎无影响,消融后期K和σ的影响越来越高;在无水冷侧近场区域中,电特性参数对温度的影响随时间而增加,而c的影响逐步降低,K的影响一直较小;在远场区域中,消融区温度为各模型参数共同作用的结果,各参数敏感性差异不大;根据主效应分析,仿真温度与参数σ成正相关,与c、ρ、h呈负相关,而仿真温度与k和ε的相关性随时间和位置而有所不同.因此,基于方差分析的参数研究可为仿真模型的特异性分析提供科学可靠的参考依据,尤其是在近场区域,模型参数对于不同时间的仿真温度具有特异性影响.根据水冷侧近场区域中的分析结果对参数进行反馈调节,可获得与实测数据具有良好一致性的温度场仿真结果.     

心内膜微波逐点房颤消融术的温度场研究

根据实际临床需求,针对房颤微波消融中常见的逐点消融术,探究时间功率和天线距离对相邻2个消融点消融效果的影响,找出最佳的消融功率和最佳天线距离,为临床治疗提供参考.构建了包括血液、心肌、脂肪的3层模型,采用2.45 GHz频率进行了电磁热耦合计算并得到了心肌中温度的分布.功率采取30、40、50和60 W,2个消融点之间的距离采取0.5、1、1.5和2 cm.结果表明:功率为30 W和40 W时会导致消融区域比较小;功率为60 W时会导致最高温度过高且消融的范围与功率为50 W的时候相比并没有显著的提升;相邻2个消融点间距为0.5cm和1 cm时会导致总消融区域比较小且最高温度过高;间距为2 cm时无法形成连续透壁的消融区域.因此50 W是最佳消融功率,1.5 cm是最佳消融2点间距,可以在保证最高温度不过高、连续透壁的情况下,获得比较大的总消融区域和较高的能量利用效率.在50 W、1.5 cm的最佳消融方案下,逐点消融2个点所需要的总消融时间为43.2 s,最高温度为87.2℃,连续透壁消融长度、心肌内部最大消融长度及最大消融宽度分别为2.486、2.770、1.865 cm.     

915 MHz微波在沥青路面再生加热中的应用

为验证915 MHz微波频率用于沥青路面再生加热的可行性,在分析微波加热机理的基础上,设计了喇叭天线参数并对其进行了优化,采用CST仿真软件,进行了915 MHz与2 450 MHz两种微波频率下单天线与阵列天线对沥青混合料的加热效果对比,同时对不同天线间距、加热高度、混合料厚度等对加热效果的影响因素进行了仿真分析。结果表明:915 MHz微波频率加热沥青混合料具有更好的均匀性与深度方向上更小的温度梯度;改变天线间距、加热高度和混合料厚度,会导致加热箱内微波相互干涉现象发生变化,进而对加热效果产生影响,当混合料厚度为250 mm,天线间距为70 mm×70 mm,加热高度为70 mm,此时加热效果最好,混合料温度均值最高,且离散系数最低,温度均匀性好,沥青老化现象较少。对于大型微波再生加热设备,由于其要求加热厚度大、产量高,采用915 MHz更为合适。     

辐射计检测绝缘子污秽的天线温度模型

根据微波辐射特性,提出了基于污秽物在微波波段的辐射特性差异来检测绝缘子绝缘状况的方法,其原理是绝缘子上有污秽物时发射率会随污秽量和污秽性质变化导致辐射计天线温度的变化,并在三层媒质模型基础上建立了辐射计检测绝缘子污秽的天线模型,给出了天线温度与等值盐密和观察角之间的定量关系,并将数值计算结果与实际测量结果进行了比较,其结果基本一致。     

用FDTD法分析小腿的电磁散射特性

研究了利用微波检测白血病及监测白血病治疗过程的有关理论和技术。用FDTD法分析了当微波源采用800 MHz的无限长均匀线电流源和电偶极子天线时,人体小腿上部电磁散射特性与骨髓癌变程度的关系。数值结果表明,当采用电偶极子天线作为微波源时,可以获得较佳的分辨率及检测灵敏度。     

高功率微波炸弹的威胁分析

为了研究高功率微波炸弹对雷达等电子设备的作用规律和效果,构建了高功率微波炸弹的作战模型,对其作用规律进行了仿真分析,量化分析了一定作用效果时的临界爆炸高度;对处在辐射区特殊位置不同状态下的雷达天线阵面的耦合能量的变化进行了仿真分析。仿真分析得出了高功率微波炸弹的作用规律和临界爆炸高度,分析并总结了特殊位置的雷达天线阵面能量变化规律,为雷达等电子设备的电磁防护提供一定的理论依据。     

圆极化天线特性参数测量方法

提出了一种利用线极化源天线测量圆极化天线特性参数的新方法．基于椭圆极化波的分解理论,建立了测量方法的数学模型,用线极化源天线进行两次正交的测量即可得到圆极化天线的方向图、轴比、增益等特性信息,并研制了实际的测试系统．利用该测试系统对圆极化天线进行实际测试,证明了该方法具有实用性强、自动化程度高、测量精度高等特点．     

中德部分城市移动基站微波辐射比较

将德国科堡、纽伦堡、维尔兹堡、法兰克福等城市的局部区域的公共微波辐射源——主要是移动基站的微波辐射数据与中国部分城市相应的测量数据进行分析对比,结果表明：德国移动基站分布密度明显小于中国,单个基站的辐射能量明显低于中国,德国基站设站方式主要借助房屋架设天线,鲜见独立铁塔安装天线的模式,人群使用手机频度明显少于中国,电磁辐射环境压力总体小于中国。