基于血管介入式加热的微创性全身热疗方法

全身热疗正逐渐被认为是对已扩散全身的恶性肿瘤实施有效治疗的一种可行途径.但因缺乏简便、微创的机体升温手段,使其尚不能广泛应用于临床.针对这一技术瓶颈,本文建立了崭新的加热探针介入式微创全身热疗方法,通过对大血管直接加热并借助其内血液的输运实现高效的全身加热.并研制了一套模拟血管内加热的全身热疗试验台,系统评估了该方法的加热能力及其对血流动力学参数的影响,而且从理论上分析了新方法的可行性.理论及模拟试验均表明了血管介入式全身热疗方法的优点.最后进一步讨论了新方法中亟待改进的一些问题,展望了其在肿瘤治疗中的应用前景.     

体表常热流法无损检测血液灌注率实验研究

基于我们新近提出的血液灌注率体表常热流无损测量方法，建立相关的实验系统，研究了具体测试时的若干影响因素。并采用该方法对正常状况及运动后人体小臂、小腿、大腿等部位的血液灌注率进行反复测量，得到人体这些部位皮肤组织的血液灌注率数值。这些数值与以往文献报道采用其他方法测得的实验结果非常吻合。实验结果表明，该方法可灵敏检测出人体不同部位、不同状态下的血液灌注率变化，从而得出人体表面组织血液灌注率随加热热流的变化规律，并得到各部位血液灌注率随组织温度上升的线性拟合公式，这将为超声、射频及激光肿瘤热疗等临床医学应用提供重要的参考依据。这些实验研究为发展适合于临床应用的血液灌注率无损测量仪器建立了相对完整的基础。     

激光热疗中生物组织的光热特性响应以及动态热损伤研究

考虑到生物组织的光学、热学特性参数以及血液灌注率与组织温度和组织热损伤的依赖关系 ,模拟了激光热疗中激光在生物组织中的传输、生物组织的动态热响应和热损伤 ,以及血液灌注率的变化。通过分析激光功率和激光头尺寸对热疗效应的影响 ,得出了一些有益于肿瘤热疗临床的结论。     

实用新型腹腔内循环热灌注系统的研制及其应用

目的研制一种新型腔内循环热灌注系统并进行初步临床应用，以解决国内热灌注化疗设备入腔内水温高、灌注流量低的问题。方法利用心脏手术体外循环装置，即人工心肺机的单一滚压泵，变温水箱的升温部分，组合成腔内热灌注机。热灌注系统由一次性腔内热灌注装置和灌注机组成，其中热灌注装置包括热灌注插管、灌注环路、腹腔压力监测管路、储液器、变温器。热灌注机由灌注泵、变温水箱、温度、压力和时间监测仪组成。通过20例腔内循环热灌注化疗的临床应用验证此系统是否达到设计要求。结果该腔内循环热灌注系统人腔内水温≤43℃时腹腔内流出体外的水温41．5～42．7℃，灌注流量2000～3000mL／min。结论该实用新型一次性腔内热灌注化疗装置和热灌注机符合国际热灌注化疗标准，实用、安全、方便、有效，适合临床推广应用。     

移动式微波全身加热的理论模型与温度预示

针对移动式微波全身热疗系统从微波发射到电磁吸收直至诱发人体全身温度响应的过程,建立了相应的物理场和热效应理论模型,结合全身热疗中的关键因素,对已有三例患者的热疗数据进行评估,提出了可用于临床全身热疗的温度预示和数据监控方法。研究表明,热疗机在磁控管内建立的915 MHz微波震荡符合Poynting定理的远场特性及Maxwell定律电磁传播特性,电磁能到达人体后在人体电介质内发生热吸收和转化。考虑体内热容分布和主动调控作用,引入房室模型对全身热量的传输进行刻画。根据全身热疗有效性和安全性要求,可将体核、体表及大脑温度的量化作为全身热疗中重要的评估标准。     

纳米微粒磁性靶向热疗作用的应用研究(文献综述)

1 热疗及磁性靶向热疗的概念 将肿瘤部位加热到41℃以上治疗恶性肿瘤的方法称热疗（Hyperthermia）。高温治疗肿瘤由来已久,很早就被认为是有效的疗法。近30年来,随着高温设备的不断更新,加热技术、测温技术的不断发展,高温疗法已成为肿瘤治疗的重要手段之一。目前常用的热疗方法如射频、微波、激光、聚焦超声、全身热疗、隔离灌注等,因对肿瘤的靶向能力差,易导致周围组织的温度升高,具有一定的创伤性,其临床应用范围有限。近年来,随着纳米技术的研究进展,在纳米水平上研制纳米磁性微粒作为药物载体又引起了人们的广泛兴趣,磁性微粒不仅可以用作药物载体,而且在交变磁场下还可发热升温,引起了人们对其在肿瘤热疗方面的潜在价值的重视。     

基于动物模型的磁感应热疗电磁场与温度场分布的研究

磁感应热疗技术的关键之一就是对肿瘤病变区的温度场分布作相对精确的控制。本研究首先利用AutoCAD三维设计软件构建出接近生物体的动物模型,设计出适用于小动物的磁感应热疗线圈装置,采用Pennes生物传热方程,研究了混合注射和血液灌注效应下温度场分布。结果表明,利用基于有限元的多物理场仿真软件COMSOL,可获得生物体与线圈装置的电磁场分布,可在肿瘤热疗区产生相对理想的温度场分布,其中正常组织体积损伤范围较小,约为0.8%,对于提高肿瘤磁感应热疗的临床安全性及磁感应热疗装置的制造有着指导意义。     

高精度腹腔热灌注治疗系统设备的开发研究

目的 介绍一种高精度腹腔热灌注治疗系统的总体设计原理及系统的总体构成方法.方法 高精度"BR-TRG-Ⅱ型腹腔热灌注治疗系统"由控制系统、外循环系统、热交换器、内循环系统4部分构成.从功能卜分为5个功能子系统:计算机主控子系统包括以AVR单片机为核心的主控制电路,数据采集和处理子系统,加热制冷子系统,循环子系统和报警子系统.结果 本系统具有专用计算机热疗软件,全程动态控制,可实现治疗参数设置、自适应温度控制、治疗数据显示、自动存储、报警等功能.动物实验及临床初步应用结果表明,该设备测温精度达±0.1℃,控温精度±0.16℃,腹腔液体灌注速度精确到5%,各项性能完全达到临床设计要求.结论 高精度"BR-TRG-Ⅱ型腹腔热灌注治疗系统"加温、恒温和降温完全达到临床设计要求,性能稳定、安全可靠、操作便利,便于临床推广应用.     

肿瘤磁感应热疗计划系统与现代医疗信息系统集成应用研究

肿瘤磁感应热疗目前已成为重要的肿瘤治疗手段,为保障治疗的成功实施,医生必须在术前使用计划系统制定热疗计划。针对患者信息及放射科影像资料的准确获取、处理后的影像存储、报告的共享及审批等磁感应热疗中的信息传播,提出一种将其与现代医疗信息系统集成应用的网络流程,并基于集成医疗企业(IHE)框架和医学数字成像和通信(DICOM)等标准在磁感应热疗计划系统中进行实现。结果证明本系统提高了磁感应热疗的计划效率,同时可以节约医疗资源和降低人工成本,对于磁感应热疗应用于临床治疗具有极大的推动作用。     

肿瘤射频热疗比吸收率与温度场仿真及影响参数的研究

针对非侵入性射频热疗的SAR及瞬态温度分布进行了物理、数学建模和数值模拟计算。该模型能正确反映电磁波在生物组织内的衰减,在温度场模拟中考虑了血液灌流量随组织温度变化和肿瘤区低血液灌流的特点,使模拟结果更加符合临床实际。我们还对射频热疗电磁能量分布和温度分布的特点、特别是电磁波频率、血液灌流等因素对有效治疗深度的影响作了细致的分析和讨论。对指导射频热疗临床实践具有重要的指导意义。     

血泵驱动电机的生理控制策略研究

目的在分析现有血泵电机驱动控制策略的基础上,以外磁场驱动轴流式血泵为研究对象,提出基于心室功的血泵驱动电机控制策略,使血泵的输出控制模拟心脏输出的工作机制,提高受体的生活质量。方法建立主动脉瓣处包含血液动力学参数的压力和流量方程,设计了血泵的控制系统及实现方法;以常态和病态血液动力学参数作为例子,对控制目标模型进行仿真;实验严格控制系统的可行性。结果不论是常态还是病态,主动脉瓣处仿真压力与临床数据基本相符;血泵电机的输出与控制目标模型相符,控制系统的响应满足控制性能的要求。结论以心室功作为血泵的控制目标容易满足受体的生理要求,使血泵电机运行在最佳工作状态,为基于生理机制的血泵控制提供一种方法。     

Remote monitoring with automatic hemodialysis system for home hemodialysis

For safe hemodialysis therapy, we developed an automatic blood volume balanced ultrafiltration control system. This system controls the ultrafiltration rate automatically according to changes of blood volume to maintain an adequate blood volume level during hemodialysis. With the use of this system, hypovolemic events were significantly reduced. For the purpose of home hemodialysis, we applied this automatic ultrafiltration rate control system combined with remote monitoring. This system monitors blood pressure, pulse rate, blood volume, oxygen saturation, blood flow rate, ultrafiltration rate, intracircuit pressure, transmembrane pressure, dialysate conductivity, dialysate temperature, anticoagulant infusion, and so on. Furthermore, bidirectional audiovisual information between the patient's bedside console and our hospital was also obtained. All the monitoring data were transmitted with internet system by 64K ISDN cable. This is the first report to confirm the efficacy of an automatic hemodialysis system with remote monitoring in a hemodialysis session of a patient outside the hospital.     

Derivative weighted active insulin control modelling and clinical trials for ICU patients

Close control of blood glucose levels significantly reduces vascular complications in Type 1 and Type 2 diabetic individuals. Heavy derivative controllers using the data density available from emerging biosensors are developed to provide tight, optimal control of elevated blood glucose levels, while robustly handling variation in patient response. A two-compartment glucose regulatory system model is developed for intravenous infusion from physiologically verified subcutaneous infusion models enabling a proof-of-concept clinical trial at the Christchurch Hospital Department of Intensive Care Medicine. This clinical trial is the first of its kind to test a high sample rate feedback control algorithm for tight glucose regulation. The clinical trial results show tight control with reductions of 79–89% in blood glucose excursions for an oral glucose tolerance test. Experimental performance is very similar to modelled behaviour. Results include a clear need for an additional accumulator dynamic for insulin behaviour in transport to the blood and strong correlation of 10% or less between modelled insulin infused and the amounts used in clinical trials. Finally, the heavy derivative PD control approach is seen to be able to bring blood glucose levels below the (elevated) basal level, showing the potential for truly tight control.     

Application of automatic ultrafiltration controller with blood monitor for home hemodialysis patients

We have developed a new automatic ultrafiltration control system balanced with a blood volume (BV) monitor. This system has an algorithm that automatically controls the ultrafiltration rate (UFR), making a balance with blood volume during hemodialysis (HD). This system has been used in hospitalized chronic HD patients with some complications. The frequency of hypotension events during HD sessions was significantly reduced, demonstrating that this system controls UFR very safely. Furthermore, a personal computer connected with this system records trends in blood pressure, BV, UFR, and other values of the HD console. Records of several HD sessions are filed in a floppy disk. The electronic records are easily referred to monthly by HD staff in the clinic. The real-time data also can be sent to the HD center through a computer network system. This system could be used in patients undergoing home HD.     

Automatic control of blood pressures with multiple drug inputs

Control of arterial blood pressure has been successfully achieved by infusing a single vasoactive drug. However, in clinical practice, blood pressures are frequently controlled using multiple drug infusions. This paper presents a computer based adaptive control algorithm for simultaneous infusions of both an inotropic agent and a vasoactive agent to maintain the blood pressures at desired levels. We present the dynamics of the system with a bilinear two-input, two-output model. A least-squares parameter estimation algorithm has been employed using an output error method. Results of computer simulations of an electrical analog model of the heart and circulatory system are presented.     

血压自动控制系统应用于抗失血性休克的实验研究

本文设计的８模型血压自适应控制系统，试用于造成失血休克模型的家兔的血压自控治疗，２２只休克家兔中１８只能控制血压于预置水平。根据血压控制期间药物输注速率变化规律，可将２２只家兔分为三类，剂量上升型、剂量下降型和迟钝型。实验表明多模型血压自适应控制系统应用于失血性休克家兔的血压控制治疗是可行的，能做到剂量个体化，按需给药。在血压控制期间显示的药物输注速率变化能在一定程度上反映机体休克状况，有可能为及     

用于人工胰腺的血糖闭环控制方法研究进展

糖尿病患者的科学诊疗需要频繁进行血糖检测进而指导胰岛素注射。因此,具有血糖连续监测功能的闭环胰岛素泵系统（亦称人工胰腺）,是医疗行业和众多学者急迫研究的目标。其中,具有时滞特点的血糖闭环控制问题,是人工胰腺系统开发过程中的关键与亟须突破的难点之一。文中首先分析介绍了人工胰腺系统组成结构与控制特点;然后对目前血糖闭环控制方法的研究进展进行了综述,从是否适应人工胰腺实际工作特点的角度对比分析各种控制方法的特点;再后从临床应用方面总结讨论了各种血糖控制算法应用进展情况,其中模型预测、比例-积分-微分（PID）与模糊控制是目前已开展临床试验研究并取得较好效果的血糖控制算法;最后分析指出,血糖控制算法的芯片植入及与之相关的算法精简优化、进餐预测、控制安全等,是需要未来进一步关注的问题。     

Importance of documentation in GMP

The international Society of Blood Transfusion, in conjunction with the American Association of Blood Banks, the American Red Cross and the Canadian Blood Services, has submitted a proposal to the World Health Organisation (WHO) to have whole blood and red cells included on the WHO List of Essential Medicines. If this is implemented, compliance with Good Manufacturing Practice (GMP) in the preparation of blood components will be paramount for all blood establishments in the world. Documentation plays a role in all aspects of GMP and an efficient document control system is crucial in ensuring blood products are consistently produced to the appropriate quality standards. This ultimately leads to enhanced patient safety.     

生物伯德图用于血压稳定性的分析和计算

本文用生物伯德图分析了血压稳定性。按照经典的控制理论,讨论了生物系统的稳定性,提出了血压控制的数学模型。根据生物特点,建立了生物伯德图的表达式。作为系统稳定性的指标,增益裕量和相位裕量可以用作图法求得,也可以用计算机求解。实验结果与理论分析能很好地符合。     

基于BP神经网络的旋转血泵生理控制

提出一种基于BP神经网络的旋转血泵生理控制方法,实现血泵植入者生理状态变化下控制器的自适应调节。控制器以临床主动脉平均压100 mmHg作为控制目标,利用神经网络自动学习的特性,采用3层神经网络在循环系统生理状态发生变化时在线调优血泵PID控制器的参数。该控制方法在血液循环系统数学模型中进行数值模拟验证,分别在模拟左心室衰竭、体循环阻力发生生理变化以及左心室收缩能力动态变化等条件下,接入改进后的PID控制器控制血泵转速,使循环系统中主动脉压力达到设定的正常值。结果表明,在上述多种不同的生理状态下,基于BP神经网络改进后的PID控制器均可以克服扰动,在经过约150 s调整时间后达到主动脉平均压100 mmHg的控制目标,并且稳态误差为零。该控制方法可以适应循环系统多种生理状态的变化,为后续的体外和动物试验提供有效的旋转血泵控制方法。