摘要
肿瘤热疗已成为一种新的治疗肿瘤的方法。灌注热疗系统主要由微波加热部分、循环部分、检测部分和控制部分组成。本文主要介绍了灌注系统的温度控制部分硬件及软件的设计部分。
本文首先根据灌注热疗系统设计的各项指标，选取了单片机闭环智能控制方案，并根据适用条件选取了硬件系统的各部分。主要是温度传感器的选择，它直接的影响最后的温度控制精度。
接下来是控制算法的选择，根据本文所要研究的被控对象的特殊性,即被控对象的不确定性、纯滞后的特性，本文采用了模糊控制算法来解决温度控制系统的技术难题。
Abstract
Heat therapy becomes a new kind of knubbly therapy measure.The system of potting heat therapy studied by this paper consists of microwave heating part, cyclic part and detection and conrol part.This paper makes primary research on the hardware and the software of temperature control system.
Firstly, This text adopt close-loop control of the intellectual control scheme after choosing the MicroController Unit according to pouring into every index that the potting heat therapy system is designed at first, and has chosen every part of the hardware system according to the suitable condition .It is mainly a choice of the temperature sensor , its direct last precision of temperature control of influence.
And then a choice of controlling the algorithm, according to the particularity which is accused of the target studied of this text, namely is control of the object uncertainty, characteristic that lags behind, this paper solve difficult technology problem of temperature control system with the fuzzy algorithm.
目录
第一章 绪 论 1
第二章 总体方案设计 4
第三章 控制系统的算法 7
3.1 模糊控制算法的基本结构 7
3.2 模糊控制算法的实现 8
3.2.1输入量的模糊化 8
3.2.2模糊推理 7
3.2.3输出模糊量清晰化 9
第四章 灌注热疗系统硬件设计 11
4.1 单片机89C51功能及技术参数 11
4.2灌注测温电路 16
4.3灌注控温电路 19
第五章 软件设计 24
第六章 全文总结 29
参考文献 30
附录A 温度控制主程序清单 32
附录B滤波子程序、显示及报警程序清单 38
附录C 灌注热疗系统的电路原理图 43
第一章 绪论
1.1引言
肿瘤热疗是加热治疗肿瘤的一种方法，使肿瘤组织上升到有效治疗温度，并维持一定的时间，以达到使肿瘤缩小或消除，又不致损伤正常组织的一种治疗方法。肿瘤热疗已成为继手术,放疗，化疗和免疫疗法之后的第五大疗法，是治疗肿瘤的一种新手段。
肿瘤热疗可分为很多种，本文所研究的热灌注治疗是其中的一种热疗方法。热灌注治疗是把生理盐水或药物在体外加热到一定的温度，然后利用循环系统把这些生理盐水或药物在人体的病灶部位进行循环。热灌注治疗把热疗和化疗有机地结合起来，使治疗效果更加的明显。
由于肿瘤的生长部位，血液循环状况，患者体质的差别和透热技术的限制等原因，灌注热疗对肝、胰、乳腺、膀胱、子宫、骨、软组织等肿瘤均适用。当用42.5℃—43.5℃范围的温度作用于肿瘤组织一定时间，使其生化结构发生一系列的变化，使其凋亡。由于肿瘤组织和正常组织血循环存在差异，癌细胞对42.5℃—43.5℃范围的温度敏感而正常组织细胞在此温度范围内不会受到损伤。且由于被治疗的对象的个体及病灶部位不同，治疗时的温度控制成为治疗效果是否显著的关键问题所在。当前最迫切需要解决的问题是如何把温度控制在有效的治疗范围内。
近几年来，人们在控制温度方面进行了有益的探索。随着微机技术的发展，许多基于微型计算机新的先进控制算法和高级控制系统已被开发并在实际过程中得到了较大的应用。然而，由于过程控制系统一般机理较复杂，变量间关联严重，而且存在着非线性，时滞以及不确定等原因，使得基于数学模型的定量的传统控制方法受到限制。传统的控制方法能够较好的处理精确知识，而对含有结构不确定性的过程高品质控制，就显得有些无能为力了。因而，人们提出了一种新的控制方法—模糊控制。它能解决被控对象的不确定性的问题，而且得到良好的控制效果。
1.2 热疗技术的发展及现状
自从人类有了文明的历史，人们就从实践中懂得了用热来治疗疾病。我国古代的医生就用“砭石”和火来治疗疾病。进入60年代后，有人开始尝试对肿瘤用热疗。特别是意大利医师Cavaliere于1967年用体外循环隔离灌注的方法将血液加热后灌注患者肢体，治疗下肢骨肉瘤、滑膜肉瘤及黑色素瘤等得到较为满意的疗效。而进入70年代以来，许多放射学家转向对热生物学的研究。他们从分子水平、细胞水平、小动物水平、大动物水平，对热疗进行广泛深入地研究，给肿瘤热疗奠定了可靠的生物学基础。与此同时，为了适应临床治疗需要，一些物理学家也从事研制热疗设备，并取得了不小的成绩。
肿瘤热疗的历史虽然可以追溯到100年以前或更远，但真正用科学的方法来研究它只有20多年的时间。肿瘤热疗可以说仍处于幼年阶段，正如20年代或30年代的放射治疗一样，目前尚没有一个满意的热疗工具，也没有一种满意的测温手段。至于肿瘤热疗剂量学也并不完备。可以说肿瘤热疗目前所存在的问题多于能够回答的问题。由于肿瘤热疗在临床上已显示了它突出的、良好的疗效，所以有越来越多的人从事这方面的研究。
