基于微机控制的高强度聚焦超声肿瘤治疗系统的研制

摘要

当前，利用高强度聚焦超声(HIFU)技术治疗肿瘤的研究正成为一个热门领域。本文介绍了一种基于微机控制的高强度聚焦超声肿瘤治疗系统的研制过程。 论文首先介绍了利用HIFU技术治疗肿瘤的基本原理，然后分析了现存的治疗系统，指出其存在的不足和缺陷，并提出了两点改进方案及其具体设计要求：第一，对电机驱动定位系统进行改进，把步进电机驱动系统改为永磁同步电机驱动系统，在保证一定精度的前提下降低成本，提高性价比；第二，由于该系统的研制涉及诸多领域，故要进行综合性设计，设计一个灵活实用、功能强大的辅助治疗软件平台。接着，论文阐述了该治疗系统的总体设计方案，着重对其中的微机控制系统的硬件组成和软件设计进行了详细的阐述。其中，硬件组成部分介绍了各个部件的功能和设置，软件设计部分对下位机PLC的梯形图程序和上位机的VB程序进行了详细的论述和分析，在上位机的软件中，又详细阐述了各个功能模块的设计过程，随后根据上、下位机之间的通信协议实现了通信过程。最后分析了该系统治疗误差的主要来源，提出了一种旨在减小累积定位误差的软件补偿方法——定位偏差补偿算法，并进行了理论推导和结果分析。实践证明，该算法的引入大大提高了治疗的精度。 目前，本文所述的高强度聚焦超声肿瘤治疗系统已研制成功，并通过了国家有关部门的鉴定和审批，正进入临床应用阶段。该系统的研制成功，将有助于我国在这一领域产生具有自主知识产权的技术、产品和标准，提升产品的综合竞争力。

目录

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第一章　绪论

1.1肿瘤治疗的发展过程概述

1.2热疗原理与超声治疗肿瘤机制简介

1.3高强度聚焦超声技术简介

第二章　高强度聚焦超声肿瘤治疗系统概况

2.1高强度聚焦超声肿瘤治疗系统的治疗原理

2.1.1　治疗区域的确定

2.1.2　累积治疗方式

2.1.3　由远而近的治疗顺序

2.1.4　超声的间歇发射方式

2.2高强度聚焦超声肿瘤治疗系统的自动化与智能化

2.3　研制高强度聚焦超声肿瘤治疗系统的意义

第三章　系统总体设计方案

3.1概述

3.2　系统总体结构

3.2.1　B超影像系统

3.2.2　功率超声辐射器

3.2.3位移与定位系统

3.2.4　微机控制系统

3.3微机控制系统的性能指标要求

第四章微机控制系统的组成

4.1概述

4.2　控制计算机

4.3　可编程逻辑控制器（PLC）

4.3.1　PLC的主要特点

4.3.2　PLC的基本结构

4.3.3　PLC的工作原理——扫描技术

4.4四通道计数器卡CNT24－4（PCI）

4.4.1　概述

4.4.2　性能参数

4.4.3　设置与通道分配

4.4.4　驱动程序

4.4.5　计数器卡与光电编码器的连接

4.4.6　对相同系列计数器卡的支持和兼容性

4.5视频采集卡PV980m

4.5.1　功能特点

4.5.2　性能指标

4.5.3　驱动程序

4.5.4　对相同系列视频采集卡的支持和兼容性

第五章　微机控制系统的软件设计

5.1　下位机(PLC)的软件设计

5.1.1　PLC的输入输出分配

5.1.2　PLC的梯形图程序设计

5.2上位机（PC）的软件设计

5.2.1　开发工具选择

5.2.2　概要设计——数据结构设计

5.2.3　详细设计——功能模块设计

5.2.4　软件使用说明

5.2.5　软件流程图

5.3上位机和下位机的通信模块设计

5.3.1　PLC与计算机之间的通信协议

5.3.2　控制计算机串行通信的实现

第六章　定位偏差补偿算法

6.1　概述

6.2　提高位移数据的精度

6.3　提高单点定位的精度

6.4　减小累积误差——定位偏差补偿算法

第七章　结论

参考文献

附录

致谢

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