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脑定向射频消融手术已经应用于临床,该项技术可以治疗脑肿瘤、帕金森症、癫痫等多种脑神经性疾病。射频消融术是一种微创物理治疗技术,具有操作简单、安全、疗效显著等特点。但目前临床医生仍是根据经验判定治疗参数,合理有效地提高热疗的安全性和有效性是学者和医生们共同关注的热点。本文利用有限元方法,建立不同治疗方式下的理论模型,并通过实验验证了部分模型的准确性和可行性,为临床医生提供消融区的直观参考。 本文首先进行了脑病灶射频消融的理论分析。结合有限元方法,在生物热方程的基础上建立理论模型。提出电导率随温度变化的计算模型,并与电导率不变的计算结果进行比较。通过热电耦合分析,计算两种模型在不同消融电压下的中心温度、最大电场强度以及热损伤区域大小(以50℃为消融边界)。结果表明:在相同的消融电压和时间下,电导率变化模型的电场强度较小,但中心温度更高、热损伤面积更大。 为了模拟颅内温控射频消融区温度分布,提出了恒温激励的有限元模型。提出液态和固态的两种激励分布,建立了白蛋白溶液、凝胶状白蛋白、脑灰质三种模型。比较三者关键点的温度变化,并比较不同时刻的温度分布和热损伤范围。 在理论分析的基础上,设计温控射频消融实验,通过大量的体模和离体组织实验,研究不同消融参数下(中心温度、升温速率和消融时间)热损伤区域的大小以及关键点的温度变化。针对实验中采用的治疗参数和探针形状设计有限元分析模型,分别建立体模和离体猪肝的恒温激励模型。比较理论结果与实际测量结果,两者差距均在合理范围内。结果表明:恒温激励有限元分析模型用于模拟温控射频消融温度场分布是可行的。