金属支架用于食管肿瘤局部热疗的温度场数值模拟

针对金属支架用于食管肿瘤的局部热疗进行生物传热分析,基于Pennes生物传热方程建立肿瘤组织三维传热模型,采用有限元法模拟计算肿瘤组织中的三维温度场,将数值模拟结果与实验数据比较,吻合较好,最大温度差值为0.7℃.讨论加热温度、血液灌注率和导热系数对温度分布的影响,以及金属支架各关键参数对组织温度的影响规律.结果表明,加热温度升高、血液灌注率降低及导热系数增加,都可提高肿瘤组织的温度,增大组织透热深度,如在加热温度分别为50及48°C时,加热中心组织温度将会相差1℃.支架的长度和直径对组织中的温度分布有较大影响,但支架网格大小对温度分布的影响不大.研究结果可为临床实验探究提供重要的理论依据.     

额温的生理基础及其外界影响因素研究

目的从外界因素和人体生理基础两个方面,分析了人体额温的变化规律。方法基于头部的生理结构,将人体头部分为5层建立了头部生物传热模型。通过数值计算,获得了稳态情况下头部的径向温度分布。结果通过理论分析发现,环境温度和对流换热系数两个外界因素对头部表面温度的影响较大,即环境温度变化2℃,造成额头温度变化约0.5℃;而对流换热系数每变化2W(/m2·K),额头温度变化约0.5℃。而血液灌注率对脑组织深部的温度分布有影响,对额头表面温度影响不大,而额头表面温度随着新陈代谢和头皮层导热系数的增大而升高。结论通过实验验证了外部因素对头表面温度的影响,实验结果与理论计算的变化具有较好一致性。本研究为体温筛查提供非常重要的理论依据。     

冠状动脉斑块分型及分叉角度对斑块影响的血液动力学模拟

目的 分析斑块分布分型和血管分叉角度对冠状动脉分叉血管内血液动力学的影响,进一步探讨对斑块易损性发展的影响规律。方法 基于人体冠状动脉分叉血管的平均几何参数,构建不同斑块分布分型和血管分叉角度情况下的流固耦合模型,研究关键部位处的血流速度、压力以及剪切应力分布。结果 斑块上游的肩部是斑块表面剪切应力最大的部位,容易发生溃疡或破裂并进一步发展;当分叉血管单侧有斑块时,分叉脊处的剪切应力大于双侧有斑块的情况。血管分叉脊处的压力和剪切应力随分叉角度减小而逐渐增大。结论 分叉处单侧有斑块时,斑块溃疡或破裂的概率更大。主支血管内斑块的存在会促进分叉处斑块的形成和发展。血管分叉的角度越小,分叉脊处的血管内壁越易受损。研究结果可为易损斑块治疗方案的设计与优化提供理论参考。     

基于血管解剖结构的前臂三维传热有限元模拟

结合解剖数据与分形方法,构建了接近真实结构的前臂动脉血管树,建立起基于血管真实解剖结构的前臂三维传热模型.采用有限元方法对前臂三维传热模型进行了数值模拟,讨论了血管分布,血液灌注率,外加热源等因素对三维温度场的影响.结果显示温度场模拟结果与Pennes文献实测数据能较好地吻合,模型能较好体现由于血管树空间分布的不规则而造成的组织温度分布的局部差异,获得了较为接近真实的生物组织的整场温度分布,可以为肿瘤热疗提供温度指导.