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基于等温加热法的生物组织热物性参数在位测量系统研究

作　者: 梁超英
导　师: 钱志余
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 热物性参数等温加热法导热率血液灌注率 NTC热敏电阻虚拟仪器
分类号: R318.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

生物组织热物性参数(导热率、血液灌注率、热扩散率和组织代谢率等)是生物传热模型中的基本参数,它们是揭示生物材料的热传输能力和载热能力以及进一步研究生物传热的基础。生物组织热物性参数实时在位测试对生物体传热机制的研究、组织无损温度重构、疾病诊断和肿瘤热疗等领域有着重要的意义。本文研究一套基于等温加热法的局部生物组织热物性参数实时在位测量系统。系统包括硬件和软件两个部分,硬件由测量电路和数据采集两部分组成。由NTC热敏电阻实时采集局部温度信号,PCI-6221数据采集卡采集数据。采用NI公司LabVIEW虚拟仪器平台开发系统软件,软件能够完成参数输入、数据采集、显示和存储等功能。论文主要工作与创新点:1、测试系统的设计与调试。系统主要特点:利用虚拟仪器技术进行软件开发;实现了热物性参数实时在位监测,为将来的临床实时监控打下了基础;测量精度高且稳定性好。2、系统定标。主要工作有热敏探头参数和测试参数经验公式定标。这部分工作确保了测试参数的准确性,通过大量实验得到了本系统的热物性参数计算经验公式,建立了一套完整的参数定标技术,准确的测试结果验证了系统可靠性,这是创新点之一。3、实时在位测量离体和活体生物组织的热物性参数(导热率、血液灌注率等)。测试了大量离体和活体的实验标本,得到了具有一定参考价值的组织热物性参数,这是本文的重要创新点。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-21
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 生物组织热物性参数测定方法  15-19
    1.2.1 热学方法  15-18
    1.2.2 非热学方法  18-19
  1.3 本文研究内容  19-20
  1.4 本章小结  20-21
第二章基于等温加热法的生物组织热物性参数测量  21-30
  2.1 生物传热方程与模型  21-23
    2.1.1 生物传热方程  21-22
    2.1.2 人体热调节模型  22-23
  2.2 基于等温加热法的生物组织热物性参数测量  23-27
    2.2.1 基于等温加热法测量组织热物性参数的原理  23-26
    2.2.2 等温加热法测量步骤  26-27
  2.3 等温加热法测量误差  27-29
    2.3.1 等温加热法误差分析  27-28
    2.3.2 仿真实验  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章基于等温加热法的测量系统研究  30-43
  3.1 系统实际框图  30-31
  3.2 热敏电阻探头设计  31-40
    3.2.1 NTC 型热敏电阻特性  31-33
    3.2.2 热敏电阻温度－阻值关系标定  33-38
    3.2.3 柔性探针和刚性探针  38-40
  3.3 测量电路设计  40-42
    3.3.1 电路搭建要求  40-41
    3.3.2 电路仿真及误差分析  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章基于虚拟仪器的数据采集系统  43-60
  4.1 虚拟仪器技术  43-45
    4.1.1 虚拟仪器的概念  43-44
    4.1.2 虚拟仪器的构成  44-45
  4.2 基于虚拟仪器的数据采集系统组成  45-59
    4.2.1 数据采集系统硬件  46-50
    4.2.2 数据采集系统软件设计  50-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章测量系统定标及应用  60-79
  5.1 热敏电阻探头有效半径和导热率定标  60-65
    5.1.1 定标方法  60-61
    5.1.2 数据分析  61-65
    5.1.3 定标结果  65
  5.2 测量系统校正  65-67
  5.3 导热率测量研究  67-73
    5.3.1 离体组织导热率测量  67-70
    5.3.2 热凝固对导热率的影响  70-73
  5.4 活体组织热物性参数测量  73-77
  5.5 本章小结  77-79
第六章总结和展望  79-82
  6.1 全文总结  79-80
  6.2 本文的创新点  80
  6.3 对未来工作的展望  80-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
硕士期间发表文章  87-88
附录1 数据处理程序(MATLAB)  88-92
附录2 标定与校正实验功率时间曲线  92-112

基于等温加热法的生物组织热物性参数在位测量系统研究

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