【摘 要】
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由于全球环境恶化和人类生活习惯不规律,癌症的发病率已经逐年上升,严重损害到人们的身心健康,急需对肿瘤的有效治疗手段。目前虽然有多种治疗肿瘤的方法,但手术治疗会产生多种并发症,放疗会引起放射性肺炎,化疗对正常细胞及器官组织也有损害。光热治疗就作为一种安全可靠且成本可控的肿瘤绿色疗法而出现,但为了避免光热治疗过度而急需一种非侵入式实时准确的温度测量手段。光声成像技术因为其高对比度和高空间分辨率且与温度
【基金项目】
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国家重点研发计划“基于光声温度测量的新型光热治疗方法的合作研究(2017YFE0121000)”;
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由于全球环境恶化和人类生活习惯不规律,癌症的发病率已经逐年上升,严重损害到人们的身心健康,急需对肿瘤的有效治疗手段。目前虽然有多种治疗肿瘤的方法,但手术治疗会产生多种并发症,放疗会引起放射性肺炎,化疗对正常细胞及器官组织也有损害。光热治疗就作为一种安全可靠且成本可控的肿瘤绿色疗法而出现,但为了避免光热治疗过度而急需一种非侵入式实时准确的温度测量手段。光声成像技术因为其高对比度和高空间分辨率且与温度存在一定关系,成为了光热治疗温度检测的热门研究方向。光声测温能实时、精确监测光热治疗温度,有效地评估治疗疗效,目前得到了越来越多研究团队的重视,但仍缺乏绝对温度测量手段。本文以光声成像技术和光声光热治疗理论为基础,研究了基于热记忆的光声光热治疗方法,实现了对光热治疗的绝对测温。本文分别搭建了光声信号和光热治疗的仿真模型,并搭建了光声光热系统对治疗方法和仿真模型进行了验证。主要内容为:首先分析了光声信号的激发、传播和接受过程,并介绍了光热治疗的描述方程以及可以应用于光热治疗的光声测温方法的理论。接着介绍了有限元法和COMSOL软件,并基于此搭建了光声信号模型,验证了光声测温方法。然后通过对光热治疗过程中光传输理论、热传输理论和热损伤模型的研究,搭建了光热治疗模型,并引入了PID控制进行了分析。最后根据理论和仿真,根据光声光热治疗系统进行了热记忆预实验、光声测温验证实验和光热治疗验证实验,对光声光热治疗的理论、仿真、应用进行了验证。本文完成了对热记忆光声光热治疗方法的研究,实现了光热治疗绝对光声测温,包括对热记忆光声光热治疗理论研究工作、光声光热模型搭建以及搭建光声光热系统并进行实验验证。本文表明了热记忆光声测温应用于光热治疗的可靠性和优越性,为光声测温和光热治疗应用于临床提供了指导,推动了光声光热治疗方法的研究。
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