自动控制的有限元模型对温控射频消融术外文翻译.doc

优秀资料
广东工业大学
华立学院
本科毕业设计(论文)
外文参考文献译文及原文

系部机械电气学部
专业电气工程及其自动化
年级 2009级
班级名称 09电气(5)班
学号 **********
学生姓名蔡中杰
指导教师刘大龙
目录
外文文献译文 1
外文文献原文 12
外文文献译文
自动控制的有限元模型对温控射频消融术
摘要
背景
有限元法(FEM)已经被用来模拟心脏和肝射频(RF)消融。有限元建模的复杂几何形状允许所不能解决的分析方法或有限差分模型。在这两个肝和心脏射频消融共同控制模式是温控方式。商业有限元软件包不支持自动温度控制。大多数研究人员手动控制应用的功率通过试验和错误保持提示温度电极的常数。
方法
我们实现了一个PI控制器控制程序用c++写的。程序检查提示温度在每一步和控制应用的电压以保持温度恒定。我们创建了一个闭循环系统组成的一个有限元模型和软件控制应用的电压。控制器的控制参数进行优化使用闭环系统仿真。
结果
我们报告一个温度可控的结果三维有限元模型的丽塔模型30电极。控制软件有效控制外加电压在有限元模型获得,保持电极在目标的温度高达100°C。闭环系统仿真输出密切相关的有限元模型,并允许我们来优化控制参数。
讨论
闭环控制的有限元模型允许我们实现温度控制射频消融与最小的用户输入。
关键词: 消融;肝脏消融;肝切除;射频消融;射频消融;有限元方法
背景
射频(RF)消融已成为相当重要的作为一个微创治疗原发性和转移性肝肿瘤。肝细胞癌是最常见的恶性肿瘤之一,全世界估计每年500000人死亡[1]。手术切除提供了最好的机会的长期生存,但很少是可能的。在许多肝硬化患者或多个肿瘤,肝储备不足以容忍切除和替代治疗的手段是必要的[2]。在射频消融,射频电流450到500千赫传递到组织通过电极插入percutaneously或手术期间。不同的模式控制电磁功率交付组织可以利用。功率控制模式(P =常数),温度控制模式(T =常数)和阻抗控制模式(Z <常数)是常用的。电磁能量转换为热能通过电阻加热。组织损伤可以发生在温度高于43°C与加热的时候几个小时
;在50°C细胞坏死后发生~ 3分钟[12]。一个常用的模式是温控消融,电极的尖端温度保持在预定值,通常约100°C。肝电极(图1)用于温控消融有温度传感元素(热敏电阻或热电偶)嵌入在刺技巧。传感器报告温度回发生器,然后应用适量的权力电极保持温度恒定。

。
研究人员一直在使用有限元方法来模拟两个心脏和肝射频消融(3 - 11)。当使用有限元模型温控消融,外加电压必须进行调整,以保持温度不变的提示。以前,大多数研究人员使用手动调节外加电压和试错的方法来执行温控消融[3,5 - 8]。实现温度控制在模型是重要的反馈获得的结果与临床设备,使用这种类型的控制。我们建立了一个临床用于肝脏消融电极(15计,丽塔医疗系统模型30),如前面描述的[6]。我们实现了一个控制算法对于一个PI控制器——一个常用的控制器类型——在一个c++程序来改变外加电压之间的时间步骤。我们使用一个封闭的循环系统仿真优化控制参数
PI控制器。
方法
有限元方法
射频消融破坏组织的热能量,转化为电能。当前流从导电电极通过组织一个表面分散电极。组织在接近附近的电极头加热电阻加热。
加热的组织在射频消融治疗是由bioheat方程:
哪里是密度ρ(公斤/立方米),c是比热(J /(公斤•K)),K是热导率(W /(m•K))。J是电流密度(一个/ m2)和E是电场强度(V / m)。台是温度的血液,ρbl是血液密度(公斤/立方米),水泥胶结测井的比热容是血(J /(公斤•K)),和wbl是血液灌注(1 / s)。子是对流传热系数占血液灌注。Qm(W / m3)是由代谢过程产生的电能,是被忽视的,因为它是小的比其他条款[13]。方程(1)定义解决方案在空间域包括电极和组织。
组织性能的假定温度独立和更详细地描述[6]。我们使用商业软件ABAQUS /(Hibbitt,卡尔森&索伦森,Inc .的波塔基特,国际扶轮)解决耦合热电气分析。所有的分析是基于太阳叶片- GB内存和80 GB的硬盘空间。
、四叉电极我们用于我们的模型。电极放置在一个汽缸(80毫米,直径50毫米长度)的肝组织。外表面缸被设置为37°C(热边界条件)和0 V(电边界条件)。我们进行准静态分析。由于对称的安排,我们可以减少计算时间只建模四分之一的汽缸。我们使用相同的模型在之前的一项研究[3];模型包括~