CN104345068A - 医用电磁波能量比吸收率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用电磁波能量比吸收率测量装置，利用与生物体相近的体模进行测定，包括射频源、辐射器、测温仪、步进电机和控制处理器，辐射器与射频源连接并照射体模，测温仪设有温度传感器，温度传感器分布于体模内并测量其温度数据，测温仪将温度数据传输给控制处理器，步进电机连接温度传感器并带动其在体模内移动，控制处理器分别与射频源、步进电机和测温仪连接，控制处理器接收测温仪传送的温度数据，根据温度数据分析确定体模的电磁波吸收比值。本发明温度传感器的体积非常小，且测量精度高，很容易放置在体模内；且通过控制处理器进行控制，操作简单，成本低廉，耗时短，性能优越。

Description

医用电磁波能量比吸收率测量装置

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，具体地说，涉及一种比吸收率测量装置。

背景技术

热疗就是利用人工的技术使得肿瘤内温度升高来达到治疗目的的一种有效的治疗方法，它是目前恶性肿瘤基本治疗五大疗法（外科手术、放射治疗、化学药物、生物治疗以及热疗）之一。热疗因加温技术和治疗温度的不同，可以单独使用或者联合放射治疗和化学药物治疗。对肿瘤病灶的加热方法以使用电磁波照射技术最为常用，临床上热疗使用的是电磁辐射属于非电离辐射，也就是说利用了电磁波辐射在人后产生的热效应，能量高的地方温度就会高，反之也然。

由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。科学上常用比吸收率（SAR，Specific Absorption Rate）来表示人体受电磁辐射后能量吸收的规律。SAR为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，单位为W/kg（瓦/公斤）。在临床应用中，根据肿瘤病灶所在的不同部位，在实际治疗中会使用不同的辐射器（电磁波辐射天线）。测定各种辐射器照射在人体后电磁能量分布的规律，是设计辐射器和使用辐射器最为关键的技术之一，然而目前并没有很好的技术应用于此。

当前常用的方法是利用体模来进行SAR测定，通过SAR的分布特征来显示该辐射器的特性。建立一个与生物体相近的实验模型（即体模），照射体模后，一是利用放置在体膜内的电磁能量测量传感器，直接读出传输的讯号在仪器上显示的数据；二是利用温度敏感的红外线照相机或者温度敏感液晶膜，通过不同颜色的变化来显示温度的差异，从而了解能量吸收分布的规律。上述测量方法耗时极长，且方法一由于辐射器离被照射物体很近，而电磁能量传感器的体积很大，很难放置在体模内；方法二由于温度测量的精度较差，只是用于较粗的热分布规律研究，离医用的测定要求还有很大差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耗时短、测量精度高的医用电磁波能量比吸收率测量装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种医用电磁波能量比吸收率测量装置，利用与生物体相近的体模进行测定，包括射频源、辐射器、测温仪、步进电机和控制处理器，所述辐射器与所述射频源连接并照射所述体模，所述测温仪设有温度传感器，所述温度传感器分布于所述体模内并测量其温度数据，所述测温仪将所述温度数据传输给所述控制处理器，所述步进电机连接所述温度传感器并带动其在所述体模内移动，所述控制处理器分别与所述射频源、所述步进电机和所述测温仪连接，所述控制处理器接收所述测温仪传送的所述温度数据，根据所述温度数据分析确定所述体模的电磁波吸收比值。

进一步，所述射频源为固态射频源。

进一步，所述控制处理器控制所述射频源输出的功率参数。

进一步，所述射频源输出的功率参数包括其输出功率大小、功率输出的时间、功率输出的时间间隔。

进一步，所述辐射器照射所述体模后，设定所述体模吸收的电磁波能量显示为其温度的上升。

进一步，所述控制处理器根据SAR=4.186xCx△T/t分析确定所述体模中某一点吸收的所述电磁波能量，其中，SAR的单位为W/Kg，4.186是焦耳热常数，C是所述体模的比热，△T是所述体模受照射前后温度差值，t是照射的时间。

进一步，保持所述辐射器辐射的时间不变，SAR的变化为所述体模受照射前后的温度变化的差值，即SAR=△T。

进一步，所述步进电机带动所述温度传感器在所述体模内直线移动。

进一步，所述控制处理器控制所述步进电机带动所述温度传感器在所述体模内移动的距离，并记录所述温度传感器的坐标位置。

进一步，所述控制处理器为计算机。

与现有技术相比，本发明装置精确度高，成本低廉，性能好，操作简单，耗时短。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明医用电磁波能量比吸收率测量装置作进一步说明。

请参阅图1，本发明公开了一种医用电磁波能量比吸收率测量装置，利用与生物体相近的体模100进行测定，所述医用电磁波能量比吸收率测量装置包括射频源1、辐射器2、测温仪3、步进电机4和控制处理器5。

所述射频源1为固态射频源，所述固态射频源可以瞬时启动，功率输出稳定，无需预热。当然，本发明并不限于此，在其他实施例中，也可为其他射频源。

所述辐射器2通过同轴电缆6与所述固态射频源1连接，并照射所述体模100。本实施例中，所述辐射器2为热疗辐射器，当然，本发明并不限于此，在其他实施例中，也可为其他辐射器。

所述测温仪3设有温度传感器31，所述温度传感器31分布设置于所述体模100内，用于测量所述体模100的温度数据。所述测温仪3将所述体模100的所述温度数据传输给所述控制处理器5。本发明中所述温度传感器31的体积非常小，且测量精度高，很容易放置在所述体模100内。

所述步进电机4连接所述测温仪3设置于所述体模100内的所述温度传感器31，并带动所述温度传感器31在所述体模100内直线移动。当然，本发明并不限于此，在其他实施例中，所述步进电机4也可带动所述温度传感器31在所述体模100内以其他方式移动。

所述控制处理器5分别与所述射频源1、所述步进电机4和所述测温仪3连接。所述控制处理器5控制所述射频源1输出的功率参数，包括所述射频源1的输出功率大小、功率输出的时间、功率输出的时间间隔。所述控制处理器5控制所述步进电机4带动所述温度传感器31在所述体模100内移动的距离，并记录所述温度传感器31的坐标位置信息。

所述控制处理器5接收所述测温仪3传送的所述温度数据，根据所述温度数据分析确定所述体模100的电磁波吸收比值。通过读出放置在所述体膜100内的所述温度传感器31测量的所述温度数据，根据所述体模100受所述辐射器2电磁波辐射前后温度变化的规律，来确定所述体模100吸收电磁波能量的分布规律。本实施例中，所述控制处理器5为计算机，当然，本发明并不限于此，在其他实施例中，所述控制处理器5也可为其他。

本发明设定所述辐射器2照射所述体模100后，所述体模100吸收的电磁波能量显示为所述体模100温度的上升。所述体模100中某一点吸收的所述电磁波能量用以下公式表示

SAR=4.186xCx△T/t

其中，SAR的单位为W/Kg（瓦/公斤），4.186是焦耳热常数，C是所述体模100的比热△T是所述体模100受照射前后温度差值，t是照射的时间。

比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量，通常用符号C表示。

如果保持所述辐射器2辐射的时间t不变，由于比热C在同一体模也是不变的，那么SAR的变化为所述体模100受照射前后的温度变化的差值，即SAR=△T。使用本发明的所述医用电磁波能量比吸收率测量装置进行测量时，测量精度高，成本低廉，操作简单。

本发明医用电磁波能量比吸收率测量装置工作过程如下：

首先，启动所述射频源1，所述辐射器2照射所述体模100，所述温度传感器31测量所述体模100的所述温度数据，所述测温仪3将所述温度数据传输给所述控制处理器5，所述控制处理器5根据所述体模100的所述温度数据确定所述体模100吸收电磁波能量的分布规律。

所述控制处理器5根据

SAR=4.186xCx△T/t

分析确定所述体模100中某一点吸收的所述电磁波能量，

其中，SAR的单位为W/Kg，4.186是焦耳热常数，C是所述体模的比热，△T是所述体模100受照射前后温度差值，t是照射的时间。

保持所述辐射器2辐射的时间t不变，由于比热C在同一体模也是不变的，那么SAR的变化为所述体模100受照射前后的温度变化的差值，即SAR=△T。所述体模100中某一点受所述辐射器2电磁波照射前后的SAR的变化就是其温度变化的差值。

接着，所述步进电机4带动所述温度传感器31在所述体模100内直线移动，所述温度传感器31测量移动后的所述体模100的坐标位置的所述温度数据，所述测温仪3将所述温度数据传输给所述控制处理器5，所述控制处理器5根据SAR=4.186xCx△T/t分析确定所述体模100中某一点吸收的所述电磁波能量。所述步进电机4带动所述温度传感器31在所述体模100内不断移动，重复上述过程，直至测量完成。

最终，所述控制处理器5根据所述温度传感器31测量的所述温度数据制作图表文件，以分析确定所述辐射器2照射在所述体模100后电磁能量分布的规律。

本发明的所述温度传感器31的体积非常小，且测量精度高，很容易放置在所述体模100内；且通过所述控制处理器5进行控制，操作简单，成本低廉，耗时短，性能优越。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种医用电磁波能量比吸收率测量装置，利用与生物体相近的体模进行测定，其特征在于：包括射频源、辐射器、测温仪、步进电机和控制处理器，所述辐射器与所述射频源连接并照射所述体模，所述测温仪设有温度传感器，所述温度传感器分布于所述体模内并测量其温度数据，所述测温仪将所述温度数据传输给所述控制处理器，所述步进电机连接所述温度传感器并带动其在所述体模内移动，所述控制处理器分别与所述射频源、所述步进电机和所述测温仪连接，所述控制处理器接收所述测温仪传送的所述温度数据，根据所述温度数据分析确定所述体模的电磁波吸收比值。

2.如权利要求1所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述射频源为固态射频源。

3.如权利要求2所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述控制处理器控制所述射频源输出的功率参数。

4.如权利要求3所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述射频源输出的功率参数包括其输出功率大小、功率输出的时间、功率输出的时间间隔。

5.如权利要求1所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述辐射器照射所述体模后，设定所述体模吸收的电磁波能量显示为其温度的上升。

6.如权利要求5所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：

所述控制处理器根据

SAR=4.186xCx△T/t

分析确定所述体模中某一点吸收的所述电磁波能量，

其中，SAR的单位为W/Kg，4.186是焦耳热常数，C是所述体模的比热，△T是所述体模受照射前后温度差值，t是照射的时间。

7.如权利要求6所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：保持所述辐射器辐射的时间不变，SAR的变化为所述体模受照射前后的温度变化的差值，即SAR=△T。

8.如权利要求1所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述步进电机带动所述温度传感器在所述体模内直线移动。

9.如权利要求1所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述控制处理器控制所述步进电机带动所述温度传感器在所述体模内移动的距离，并记录所述温度传感器的坐标位置。

10.如权利要求1所述的医用电磁波能量比吸收率测量装置，其特征在于：所述控制处理器为计算机。