二維電磁感應加熱之生物熱傳分析

Abstract

本文利用電磁學、熱傳學等相關學理，探討電磁感應針具加熱過程及生物組織內溫度分佈，根據豬的椎間盤及人體肝臟腫瘤幾何尺寸，建立二維軸對稱物理模型進行數值模擬，本研究同時做實驗量測溫度以驗證模擬結果之準確性，另外，研究結果以豬椎間盤之溫度變化及人體肝臟腫瘤之溫度變化來呈現，藉以了解應用電磁感應加熱技術在腫瘤治?過程的有效熱治療範圍。 在實驗部分使用豬的椎間盤進行溫度量測，探討不同針具直徑(0 7mm、0 9mm)、針具與感應線圈不同位置距離(4mm、9mm)及不同電流值(198A、249A及289A)情況下之感應加熱情形。並將溫度場模擬結果與實驗進行分析比對，研究發現發現當輸入電流固定時，針具直徑0 9mm較0 7mm溫度上升約7%左右，而當針具離線圈距離為9mm時的加熱溫度效果較4mm距離愈差，整體的溫度下降約9 %左右。整體而言，針具表面之量測溫度與數值模擬的整體誤差值約在6 %以下。 另外，模擬探討人體肝臟腫瘤在針具不同直徑(1mm、1 5mm及2mm)，模擬結果發現當輸入條件相同時，針具直徑dN =2 0mm較dN =1 0mm溫度約可提升57 % 左右。最後，模擬探討腫瘤的血液灌注率變化(ωbt=0、0 004762、0 009524及0 019 m3/s‧m3 tissue )時，對針具治療效果的影響，模擬結果發現當腫瘤的血液灌注率ωbt=0(m3/s‧m3 tissue )與ωbt=0 019(m3/s‧m3 tissue )時，(1)針具直徑dN=1 0mm的最高溫度差約22 %，，針具治療範圍最大為6 5mm。(2)針具直徑dN=1 5 mm的最高溫度差約24 %，針具治療範圍最大為7mm。(3)針具直徑dN=2 0mm的最高溫度差約26 %，針具治療範圍最大為7 2mm。 關鍵詞：電磁感應加熱、生物熱傳、血液灌注率

Date of Award	2014 Jun 23
Original language	Chinese
Supervisor	Jiin-Yuh Jang (Supervisor)