生物醫(yī)用沖激脈沖輻射聚焦天線研究.pdf

1、目前，傳統(tǒng)癌癥治療方法如手術(shù)治療、放射治療和化學(xué)藥物治療等，其機(jī)理在于殺傷并抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與增殖，因而只能延緩腫瘤的進(jìn)展，不能達(dá)到治愈的目的。而微/納秒電場(chǎng)脈沖治療腫瘤方法需要采用有創(chuàng)/微創(chuàng)電極或電極陣列以穿刺的方式才能引導(dǎo)至腫瘤組織，這都會(huì)對(duì)患者的生理和心理將產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。尋找一種既能夠有效殺滅腫瘤細(xì)胞、同時(shí)又能提高患者生存質(zhì)量的腫瘤無(wú)創(chuàng)治療手段，一直是醫(yī)患雙方的期盼。
　　 高強(qiáng)度電場(chǎng)脈沖的脈寬從納秒級(jí)進(jìn)入到亞納秒

2、級(jí)甚至皮秒級(jí)，將使得電場(chǎng)脈沖對(duì)生物體結(jié)構(gòu)和功能的影響研究進(jìn)入新的領(lǐng)域。整合無(wú)創(chuàng)治療的應(yīng)用需求以及電場(chǎng)脈沖靶向誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的窗口效應(yīng)，本文提出通過(guò)沖激脈沖輻射天線將皮秒脈沖聚焦于腫瘤組織，使腫瘤細(xì)胞線粒體跨膜電位發(fā)生變化而崩潰，啟動(dòng)線粒體途徑的凋亡靶向誘導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)腫瘤的無(wú)創(chuàng)治療。
　　 由于皮秒電場(chǎng)脈沖匹配超寬帶時(shí)域天線技術(shù)具有優(yōu)異的方向性和精細(xì)的操控性，本文根據(jù)超寬帶天線設(shè)計(jì)理論，首次設(shè)計(jì)出了一種用于輻射皮秒電場(chǎng)脈沖的沖激脈沖

3、輻射聚焦天線。初步優(yōu)化結(jié)果顯示當(dāng)金屬板與x-軸夾角β為90°～95°以及單圓錐輻射器的半張角θ為30°～35°時(shí)，可以使天線在靶點(diǎn)位置得到最大的電場(chǎng)分布，并通過(guò)口徑場(chǎng)法分析了靶點(diǎn)位置的場(chǎng)強(qiáng)；天線在焦點(diǎn)區(qū)域的電場(chǎng)分布保持了輸入脈沖的沖激特性，電壓駐波比小于2，且具有穩(wěn)定的增益和場(chǎng)方向圖，x-軸方向電場(chǎng)分布的半峰帶寬小于20mm，y-軸和z-軸方向小于10mm，具有很高的時(shí)間分辨率和空間分辨率；同時(shí)，考慮介質(zhì)透鏡聚焦理論的引入，在靶點(diǎn)位置放