1.一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置,包括体内线圈和体外线圈;其特征在于:所述的体外线圈为开环的单圈圆形线圈;所述的体内线圈为闭环的单圈圆形线圈;体外线圈、体内线圈的半径分别为r1和r2,线半径分别为rw1和rw2;r2与rw2满足等式其中,f为装置工作频率,f的取值范围为1MHz≤f≤20MHz;μ0为真空中磁导率;σ2为体内线圈的电导率; 其中,d为无线传输距离;
所述体内线圈的半径r2等于待植入肿瘤直径的1/5;无线传输距离d等于待植入肿瘤几何中心到人体外表面的最小距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置,其特征在于:还包括信号发生器;信号发生器的信号输出端、地线端与体外线圈的两个接线端分别相连;所述的体内线圈采用生物金属材料;所述的生物金属材料为钛合金。
3.根据权利要求1所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置,其特征在于:所述体内线圈的半径r2等于5mm;无线传输距离d等于30mm。
4.如权利要求1所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置的参数优化方法,其特征在于:步骤一、根据待植入肿瘤的直径确定体内线圈的半径r2,使得体内线圈能够完全没入待植入肿瘤内,使得r2等于待植入肿瘤直径的1/5根据待植入肿瘤的位置,确定无线传输距离d,使得d等于待植入肿瘤几何中心到人体外表面的最小距离加上5mm所得值;求取体外线圈半径步骤二、计算rw1=s·r1;其中
步骤三、联立Q2=1与 其中,μ0为真空中磁导率;f为装置工作频率,取值为1MHz、2.5MHz、5MHz或10MHz;σ2为体内线圈的电导率;得到体内线圈的线半径rw2。
5.根据权利要求4所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置的参数优化方法,其特征在于:步骤三中,f取f1、f2、…、fn;f1、f2、…、fn均小于20MHz;分别进行体内线圈的线半径rw2的计算;得到n个体内线圈的线半径候选值rw2(1)、rw2(2)、…、rw2(n);之后执行以下步骤;
3-1.i=1,2,…,n依次执行步骤3-2至3-6;
3-2.计算体外线圈的电感值L1如式(1)所示、体内线圈的电感值L2如式(2)所示;
L1=μ0r1(ln(8r1/rw1)-2) 式(1)L2=μ0r2(ln(8r2/rw2(i))-2) 式(2)
3-3.计算体外线圈的寄生电阻值R1如式(3)所示、体内线圈的寄生电阻值R2如式(4)所示;
R1=r1/σ1δ1rw1 式(3)R2=r2/σ2δ2rw2(i) 式(4)式(3)和式(4)中,δ1为体外线圈的趋肤深度,其表达式为 δ2为体内线圈的趋肤深度,其表达式为 其中,σ1为体外线圈的电导率;σ2为体内线圈的电导率;
3-4建立体外线圈与体内线圈之间的耦合系数为k与体外线圈的半径r1、线半径rw1以及体内线圈的半径r2、线半径rw2的关系式如式(5)所示;
式(5)中,d为无线传输距离;c1的表达式为c1=ln(8r1/rw1)-2;c2的表达式为c2=ln(8r2/rw2(i))-2;
3-5、建立体外线圈的品质因数Q1的表达式如式(6)所示、体内线圈的品质因数Q2的表达式如式(7)所示Q1=ωL1/Rx1 式(6)Q2=ωL2/R2 式(7)式(6)和式(7)中,ω=2πf;Rx1为体外线圈的总和阻抗;
3-6.建立耦合系数为k、体外线圈的品质因数Q1、体内线圈的品质因数Q2与体内线圈、体外线圈之间电能传输效率ηi之间的关系式如式(9)所示;
3-7.取η1、η2、…、ηn中的最大值对应的那个体内线圈的线半径候选值作为最终的体内线圈的线半径rw2。
6.根据权利要求5所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置的参数优化方法,其特征在于:n=4,且f1=1MHz,f2=2.5MHz,f3=5MHz,f4=10MHz。
7.根据权利要求5所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置的参数优化方法,其特征在于:Rx1=R1。
8.根据权利要求6所述的一种基于植入线圈的肿瘤热疗装置的参数优化方法,其特征在于:Rx1=R1+ΔZ1;其中ΔZ1的表达式如下:其中,j为复数符号;
J1(k)是以k为变量的1阶第一类贝塞尔函数; 是以 为变量的1阶第一类贝塞尔函数;k′2的表达式为k′2=ωμ0σtr12;σt是人体组织的电导率;装置工作频率为
1MHZ时,σt=0.50268;装置工作频率为2.5MHZ时,σt=0.55928;装置工作频率为5MHZ时,σt=0.59008;装置工作频率为100MHZ时,σt=0.61683。