双缝水冷微波偶极子在生物介质中热场分布的仿真研究

摘要：

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近年来,微波辐射器用于温热疗法(Hyperthermia)治癌受到肿瘤临床的普遍重视[1～3].微波偶极子辐射天线常用于人体内部,尤其是各种自然腔道(如食道、直肠、阴道等)内肿瘤热疗中.肿瘤热疗临床中常用有效治疗体积(定义为温度在41～45℃范围的体积)来衡量加热场的优劣.近年来临床工程经验证明,采用水冷式偶极子辐射器能较好地避免辐射器壁附近正常组织过热,有利于提高辐射功率和增加有效治疗范围[2],但尚无较好的近场辐射理论作指导.作者已从电磁场理论模型出发,分析了水冷式单缝隙微波偶极子辐射器在生物介质(均匀肌肉模型)中的近场辐射特性[4],用数值计算方法得到比吸收率(specific absorption rate-SAR)分布;计算了其温度场分布特性并进一步经体模实验证明:水冷明显改善径向有效治疗深度,但对轴向热场分布无显著改进[5].根据电磁场迭加原理,可以想见:若使两个微波偶极子的辐射场在轴向以一定间距方式迭加,则应对其轴向电磁场分布有很大的影响.本文按此思路,根据电磁场理论模型和迭加原理,采用高斯积分法和辛普森积分法相结合,计算了具有双缝隙的水冷式微波偶极子辐射器在生物介质中的SAR分布,并求解相应的生物介质热传导方程得到温度分布.通过仿真计算讨论其热场分布形态随两缝隙间距的变化关系,以期指导腔道水冷式微波辐射器的研制设计和热疗临床应用.

关键词：肿瘤热疗、双缝水冷微波偶极子、比吸收率、温度、有效加热体积、有效治疗体积

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分类号：R318.01(医用一般科学)

资助基金：国家自然科学基金39870237

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：371-375