腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、腹腔溫?zé)峄煟↖ntraperitoneal Hyperthermic Chemotherapy又稱HIPEC或IPHC）應(yīng)用區(qū)域大劑量化療和溫?zé)岬膮f(xié)同作用，誘導(dǎo)腹腔內(nèi)腫瘤癌細(xì)胞發(fā)生凋亡和壞死，其臨床療效已得到各國學(xué)者的肯定。然而，當(dāng)前國內(nèi)HIPEC治療儀溫度控制精度低，治療效果不理想。因此自主研發(fā)腹腔溫?zé)峄焹x有著非常現(xiàn)實(shí)和積極的意義。本課題受到上海交通大學(xué)醫(yī)工（理）交叉研究基金（YG2009MS15）支持，進(jìn)行了一種HIPEC治療儀

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化參數(shù)，確定最佳實(shí)施方案，并對閉腹手術(shù)條件下術(shù)中人體腹腔進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真模擬。主要內(nèi)容包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)平臺搭建及控制系統(tǒng)參數(shù)整定、腹腔溫度場及速度矢量場數(shù)值模擬分析。
　　本文設(shè)計(jì)的腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)包括溫控、集成管路循環(huán)和實(shí)時(shí)監(jiān)控人機(jī)交互三個(gè)子系統(tǒng)。在分析溫?zé)峁嘧⒒熓中g(shù)需求的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹這三個(gè)子系統(tǒng)的方案選擇和工作原

3、理，并給出了系統(tǒng)中關(guān)鍵部件RTD鉑電阻溫度傳感器、蠕動(dòng)泵等的選型過程。
　　所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件部分控制核心為F2812，配合雙向可控硅加熱板驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)溫度信號的采集和反饋任務(wù)。設(shè)計(jì)了電源電路、溫度檢測電路、溫控電路等?；卺t(yī)療設(shè)備的電磁兼容性要求，本系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的抗干擾措施。
　　系統(tǒng)上位機(jī)人機(jī)交互監(jiān)控程序在MATLAB平臺下開發(fā)，完成溫度數(shù)據(jù)圖像繪制和監(jiān)控；下位機(jī)程序在CCS（Code Composer Sudio）平

4、臺下使用C語言進(jìn)行開發(fā)，完成手術(shù)操作流程控制、系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集與串口通信、控制量輸出等任務(wù)。設(shè)計(jì)了溫?zé)峄熂訜?治療-回收三階段的系統(tǒng)流程圖。溫度控制算法采用典型PID控制。
　　本文在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了溫度系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)，采用多次實(shí)驗(yàn)的方法對PID控制算法中的比例、積分、微分增益系數(shù)進(jìn)行整定。文中分析了典型的7組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并最終給出了系統(tǒng)最優(yōu)控制參數(shù)，使加熱系統(tǒng)溫度控制精度達(dá)到了±0.3℃。
　　由于閉腹手術(shù)溫度場無法