孙晓伟（天津金米特科技股份有限公司，天津 天津 300100）
摘 要：传统微波选用频段为2450 MHz，新式微波医治仪选用433 MHz频段，不只具有理疗功用，一起对肿瘤融化也有必定成效，使肿瘤细胞产生不可逆的逝世。本文将详细论述其组成、原理，并供给试验数据验证其可行性。
关键词：微波医治仪；肿瘤融化；数据验证
0 微波医治仪组成
微波医治仪由功率源、辐射器和智能操控电路组成。功率源一般选用由磁控管，磁控管的使用规模很广最常见的使用是微波炉，磁控管用于产生高功率信号。辐射器的作用是将功率源输出的功率会集在病变部位。智能操控电路输出PWM波形驱动开关电源，一起实时丈量辐射部位温度，微波肿瘤融化需求在必定温度环境下进行，超出规模达不到作用反而会恶化肿瘤，故需求实时监测其温度改动 [1] 。
详细组成框图如图1所示。
1 微波医治仪硬件电路
微波医治仪操控电路处理器选用Altera公司Cyclone系列FPGA，芯片EP1C12Q240I7，除了主控芯片，咱们还选用了ADI公司的DDS芯片型号为AD9858，该DDS芯片作业频率能够高达1 GHz，使用该芯片产生433 MHz的信号源产生的数字正弦波通过该芯片内部的D/A数模转换器后，通过低通滤波器后，能够得到纯洁的正弦波驱动开关电源。
测温电路主要由温度传感器、信号调度电路、模数转换器、FPGA组成。其间温度传感器选用J型热电偶。信号调度电路由模仿扩大器、滤波器组成，因为J型热电偶输出为微小信号，故模仿扩大器需求选用外表扩大器本文选用INA118，该芯片具有低温漂及高共模抑制比。十分合适扩大微小小信号。模数转换器选用ADI公司的AD7671，该芯片为并行输出，16位输出。该并行输出给FPGA。因为该FPGA只完结温度信号收集功用选用MICROSMEI公司的APA030芯片即可满足要求，将收集的温度信号反馈给主FPGA，调整功率输出，确保医治方位温度保持在42 ℃-44 ℃ [2] 。测温电路如图2所示。
R12、C1组成低通滤波器，U2A的增益为1+R 14 /R 13 ，输出电压U1=(1+R 14 / R 13 )Ui。通过调整R14改动增益值。热电偶需求冷端补偿，丈量热电偶冷端温度电压，选用热敏电阻实时丈量冷端温度，因为热敏电阻阻值和温度成指数联系，使用电桥和差动扩大电路，将热敏电阻（Rx）作为电桥桥臂，与运算扩大器构成电桥差动线性补偿电路，完成测温。终究的温度值为U1-U2的电压值。
功率扩大器选用MITSUBISHI公司的集成功放模块RA60H4047M1，该功放的作业频率规模为400 MHz～470 MHz，咱们这儿选用433 MHz作为作业频段。功率扩大后经隔离器后输出给辐射器。该集成功放模块输入与输出阻抗都是50 Ω，在传输进程中无损且匹配，输入端频率恣意，信号源不变情况下，输出端功率不变 [3] 。功放模块的内部结构图如图3所示。图中引脚1为信号输入端，引脚2为栅极电压输入端，操控输出功率，引脚3为漏极输入端，引脚4为信号输出端，引脚5为地。
传统微波医治仪的开关电源选用高压变压器、调压器、整流滤波电路组成。该方法的开关电源体积较大，功率较低，在冬地利发动较慢。
新式微波医治仪选用DDS信号产生器产生433 MHz的信号源，一起收集测温电路的温度值，调整辐射强度。详细作业进程是，DDS体系通过功率扩大后开端辐射，测温电路一起实时收集辐射安排温度，当温度超越设定的作业温度规模，模块产生一个高电平，复位DDS体系，DDS中止作业，中止辐射进程。不然持续辐射作业。
2 肿瘤热疗原理
传统微波选用2450 MHz频段，该频段也成为厘米波热疗法，辐射深度为12.25 cm，新式微波选用433 MHz频段，为分米波热疗法，辐射深度能够到达69 cm。因为不同安排对微波有吸收作用，已上述两种频段为例，2450 MHz遇到脂肪只能辐射3.04 cm，肌肉为1.7 cm。433 MHz脂肪内传达间隔为26.2 cm，肌肉为23 cm。故针对肿瘤热疗传统微波频段的作用有限。
肿瘤安排的增加使周围血管或毛细血管收到压榨、歪曲、变得狭隘，构成血液流受阻。肿瘤血流量为周围安排的2%～15%，且散热作用低于正常安排。在同等条件微波照射下，肿瘤部位比正常安排温度高5 ℃～15℃，如此高的温度差足所以癌安排坏死，而正常安排免受损害。当温度升高到41～42 ℃，肿瘤细胞会产生血液瘀滞，癌细胞中止割裂，在42.5～43℃，肿瘤细胞产生不可逆损害，血流阻滞，血栓构成、癌细胞变性坏死。临床中，微波临界温度为45.7 ℃，此温度下正常细胞不会遭到损害。新式微波医治仪因为穿透间隔远，且温度能够实时丈量，使用该原理对肿瘤进行融化作业。
3 试验成果
图4为患者通过微波医治仪医治前后的比照，从图中能够看出，该患者存在3处肿瘤，图中现已用赤色箭头符号，通过微波1个月肿瘤融化处理后，肿瘤部分已消失。
4 总结
433 MHz频段微波热疗对肿瘤的融化现已被医学界认可，从作用来看，对患者不构成很大苦楚，在确保实时温度收集精确的情况下，能够到达融化肿瘤细胞的一起对正常细胞无影响的作用。
参考文献：
[1]杨立生.微波肿瘤融化医治仪的工程研发[D].南京:南京理工大学,2008.
[2]冯振生.微波医治仪电路设计与温度丈量研讨[D].重庆:重庆大学,2004.
[3]姚为骏.新一代分米波医治仪的研讨[D].西安:西安电子科技大学,2010.
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第65页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
