腹腔溫熱化療儀系統(tǒng)設計與仿真分析.pdf

1、腹腔溫熱化療（Intraperitoneal Hyperthermic Chemotherapy又稱HIPEC或IPHC）應用區(qū)域大劑量化療和溫熱的協同作用，誘導腹腔內腫瘤癌細胞發(fā)生凋亡和壞死，其臨床療效已得到各國學者的肯定。然而，當前國內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)腹腔溫熱化療儀有著非?，F實和積極的意義。本課題受到上海交通大學醫(yī)工（理）交叉研究基金（YG2009MS15）支持，進行了一種HIPEC治療儀

2、系統(tǒng)設計，通過優(yōu)化參數，確定最佳實施方案，并對閉腹手術條件下術中人體腹腔進行了流體動力學CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真模擬。主要內容包括系統(tǒng)方案設計、系統(tǒng)軟硬件設計、實驗平臺搭建及控制系統(tǒng)參數整定、腹腔溫度場及速度矢量場數值模擬分析。
　　本文設計的腹腔溫熱化療儀系統(tǒng)包括溫控、集成管路循環(huán)和實時監(jiān)控人機交互三個子系統(tǒng)。在分析溫熱灌注化療手術需求的基礎上，詳細介紹這三個子系統(tǒng)的方案選擇和工作原

3、理，并給出了系統(tǒng)中關鍵部件RTD鉑電阻溫度傳感器、蠕動泵等的選型過程。
　　所設計的系統(tǒng)硬件部分控制核心為F2812，配合雙向可控硅加熱板驅動電路實現溫度信號的采集和反饋任務。設計了電源電路、溫度檢測電路、溫控電路等?；卺t(yī)療設備的電磁兼容性要求，本系統(tǒng)也設計了相應的抗干擾措施。
　　系統(tǒng)上位機人機交互監(jiān)控程序在MATLAB平臺下開發(fā)，完成溫度數據圖像繪制和監(jiān)控；下位機程序在CCS（Code Composer Sudio）平

4、臺下使用C語言進行開發(fā)，完成手術操作流程控制、系統(tǒng)初始化、數據采集與串口通信、控制量輸出等任務。設計了溫熱化療加熱-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。
　　本文在搭建的實驗平臺上進行了溫度系統(tǒng)控制實驗，采用多次實驗的方法對PID控制算法中的比例、積分、微分增益系數進行整定。文中分析了典型的7組實驗數據并最終給出了系統(tǒng)最優(yōu)控制參數，使加熱系統(tǒng)溫度控制精度達到了±0.3℃。
　　由于閉腹手術溫度場無法