关键词:
冷热刀
液氮
控制系统
温度
摘要:
肿瘤是常见的疾病,分良性肿瘤和恶性肿瘤。其中恶性肿瘤被称作癌症,占近年来我国居民主要疾病的死亡原因的近30%,并且全球癌症病例呈现迅猛增长态势,对肿瘤的预防、有效治疗变得越来越重要,然而目前的肿瘤治疗设备主要以单冷、单热的技术为主,存在单热易产生局部高温、单冷对不致密的病灶杀伤薄弱的缺陷,而冷、热循环微创治疗在综合了两者的优点的同时又避免了单一技术的局限性,使得此技术在肿瘤治疗上有着潜在的应用前景。基于上述现状,本文针对实质性肿瘤的治疗,研制一种利用高、低温循环技术的治疗控制系统。具体的,本文首先从冷疗的发展入手,分析了制冷技术和冷热交替治疗,进而确定本文的制冷技术与治疗方案,即采用冷热一体化治疗方案,选液氮作为制冷剂、热空气作为制热工质;然后,对冷热循环下生物学破坏机理作了详尽的阐述,据此确定本文所设计的肿瘤治疗设备的参数设定、实施方案与控制技术;随后,改善冷热刀、设计合理的冷热传输管路模型、结合微细管中的气液流动与传热特性进行相关数值计算;最后,实现以MSP430F149微控制器为核心的控制系统,并完成样机的设计与系统测试。测试结果表明,选用液氮作为制冷工质,热空气作为热源设计的肿瘤治疗设备,在冷冻循环中,刀头温度≤-100℃,刀杆、刀柄温度在0-37℃内,对离体猪肝组织冷冻后形成的最大冻结面区域约为52mm;在复温循环中,刀头温度≥45℃,刀杆、刀柄温度在0-37℃内。冷热循环中,刀头的实际温度最低可达-174℃,最高可达55℃。总之,本文通过对压力、冷量和温度的控制为液氮肿瘤治疗设备提供了有效的冷热循环控制系统,为破坏肿瘤、治疗恶性肿瘤提供了新的平台,且具有成本低、环保等特点,有着较高的市场应用价值。