[01194209]基于FPGA的射频热疗系统实现

射频“在热疗中指频率在100MHz以下的电磁波,主要在高频（HF）段。在高频HF段的加热方法中,有容性加热和感应加热两种。容性加热将人体被加热组织置于一对或多个电容极板之间,在各电极间加上射频RF电压,或将多对线状电极插入人体组织中并加以RF电压（流）。感应加热在人体外近表面处放置感应线圈,并通以射频RF电流,使该RF电流所产生的涡流磁场在人体内感应出涡电流从而发热,为加强体内感应涡流,还常在体内欲加热部位采用组织间植入金属导体或铁磁体。射频容性加热方法已广泛使用,可用于薄脂肪层（厚度小于1.5cm）的深部或浅表肿瘤热疗。 2. 技术指标 专利3项,其中发明专利1项,实用新型2项,发表论文2篇。 3.经济指标 射频加温机制既有生物组织中离子传导电流所产生焦耳热的因素也有生物组织在高频电磁场中因介电损耗而产热的作用。设备相对简单：无须使用屏蔽室;可加热较大体积;用冷却水袋可加热深部,无冷水时脂肪极易过热疼痛（脂肪吸收）;电场分布不宜均匀控制;只可用于脂肪薄的部位,应用范围：大的浅肿瘤;深部肿瘤,如下腹、盆腔、胸部和四肢;组织问可用于大块肿瘤,如颈、肝、乳腺、宫和颈等部位。 4.经济社会效益 本研究比较了主要的三种热疗物理技术,根据脑胶质瘤的组织特点,选用射频容性加热的方法,并针对常规的温度传感器互换性差和控制方法不温度的缺点,设计了使用高精度数字温度传感器DS18B20和可编程逻辑器件FPGA来实现射频热疗温度场测温和控温的系统。该系统包含了温度设置、温度显示、控制算法、FPGA芯片的配置、信号功率放大和DS18B20的控制等诸多硬件、软件的设计。最后,从对猪肉进行的加热试验所记录的温度场中心、边缘和表面的温度数据以及温度-时间曲线可以看出,一维控制器控制精度不够,温度超调比较大（1℃）,而二维控制器的温度超调就比较小（0.5℃）。因此,所设计的射频热疗温度场温度测量与控制方法是瞒足热疗的要求的。为达到更好的温度场控制效果,本射频热疗系统还应加入四或六电极板的方法,以及进一步优化控制算法。