新型医用微波治疗仪的研制及其在体模上的应用研究

摘要

目的：　　1、鉴于目前国内临床上较少运用微波技术治疗骨科疾病，且国内目前使用的微波治疗仪比较落后，故本课题旨在自主设计并研发一款主要用于治疗骨科疾病的新型微波治疗仪。　　2、制作微波热疗体模，探讨此新型微波治疗仪对微波体模的升温作用，为后续的动物及临床实验提供依据。　　材料与方法：　　1、根据微带天线及微带阵列天线理论对微带天线单元进行设计，选择基板并确定其尺寸和馈电方式，在此基础上设计出16元微带阵列天线，完成微波治疗仪的制造。　　2、根据正常人体肌肉组织生物特性，利用丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、氯化钠、亚硫酸氢钠、去离子水等材料制作具有同人体肌肉组织相一致的介电特性的人体微波热疗体模。　　3、本实验采用TP3001温度计对体外微波治疗仪辐射后的体模分层测温。将已配置好的微波体模放在一个恒温水浴的容器内，水温维持在37℃，静置一段时间，使微波体模温度与水温一致。启动微波治疗仪，测量出微波作用前的温度。在距微波天线15cm及20cm处，对微波体模进行加热，加热时间设定为15分钟，每3分钟测量一次温度，分别测出距微波体模表面2cm、4cm、6cm、8cm的微波体模温度。触按显示屏上的休眠键，将信号源发出的微波从连续波变成脉冲波，重复上述步骤。以上加热的程序重复3次，最后将3次实验的测量值进行平均计算作为终值。　　4、对所有采集的数据进行分析、整理，得到体模中的微波热场分布规律与升温特性。　　结果：　　①本研究研制的微波治疗仪采用4x4的16元微带阵列天线，该天线具有小型化、高聚焦、高增益、低旁瓣等特点，其微波信号发生装置具有脉冲和连续两种模式，其信号源的显示屏采用LCD触摸液晶显示屏。　　②本实验利用丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、氯化钠、亚硫酸氢钠、去离子水等化学材料制作的体模，在介电特性上与人体肌肉组织相同，可以代替人体进行实验研究。　　③被照射的微波热疗体模具有一定的微波热场分布规律与升温特性。调制信号源可将微波从连续波变成脉冲波，调制前后的微波体模升温的总体趋势均是最高温度随着微波体模的深度先增加后降低，且体模越靠近天线，体模的温度就越高。调制前，体模最高温度在9分钟左右趋于平稳，调制后提前3分钟达到稳定状态。并且，调制前后位于深度为2cm到6cm的体模温度上升速度快且能达到治疗所需的温度，相反，体模表层下8cm深度处升温较慢，没有到达治疗要求的温度。　　结论：　　①临床上可以使用微波治疗仪对人体进行照射，利用微波的热效应和非热效应对人体的影响，从而达到治疗目的。　　②初步设计和制造了具有医用功能的频率为915MHz的新型微波治疗仪，该微波治疗仪具有设备简单、操作便利、安全性高、携带便捷、高效率等特点。　　③制作的微波热疗体模与人体肌肉组织相一致的介电特性，具有较好的电磁仿真性。　　④新型微波热疗仪的连续波及脉冲波都具有加热功能，都可达到临床治疗要求的温度，本研究为后续的动物及临床实验提供了理论依据。

目录

前言

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 热疗天线及馈电方法的选择

3 微带天线辐射单元设计

4 人体肌肉热疗模型的建立及实验温度的测量

结果

1 新型微波治疗仪的研制

2 微波信号源调制前后微波体模升温数值变化

讨论

1 微波的热效应及非热效应

2 微带天线与传统的微波天线相比的优缺点

3 微波热疗体模的介电特性

4 本课题研究的局限性

5 本课题的后续与展望

结论

参考文献

英汉缩略词对照表

致谢

综述:微波治疗仪的关键技术及临床应用研究

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