磁热疗肿瘤域温度场分布的仿真研究

针对肿瘤热疗过程中的温度分布,分析磁性纳米颗粒在体内的弥散传质效应对组织传热过程的影响。利用MonteCarlo法解析热疗时的热量传递,仿真计算肿瘤域在升温过程中的瞬态温度场分布。同时设计活体实验,发现实验结果与仿真结果误差较小,证明仿真方法有效,该研究结果能为临床诊疗实施前预测温度分布提供指导。     

低温手术过程多维传热有限元分析

目的 通过有限元分析,给出低温手术过程组织三维瞬态温度场;考察人体血液灌注和代谢产热对其影响,为优化设计冷刀提供参考。方法 充分考虑组织物性和内热源的非线性,使用基于有限容积法的大型商业有限元软件Ansys求解描述低温手术过程组织传热问题的经典生物传热方程。结果 考虑血液灌注和代谢产热后,组织局部降／复温速率降低、所经历的最低温度绝对数值减少;对应时刻,组织内局部温度梯度增加;相同手术方案下,组织内冻结区域减小,且冰球生长过程减慢。结论 人体血液灌注和代谢产热对低温手术过程影响显著,体外实验由于无法模拟血液灌注和代谢产热效果而对冷刀的优化设计作用有限,必须进行在体实验以优化冷刀及其相应的低温手术方案。     

一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场分析

研究一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场情况.采用计算机辅助设计工具设计一种磁悬浮离心血泵,对血泵模型进行简化处理后导入到有限元分析软件中进行温度场分析.结果表明:在标准负荷下电机约在开始运转后250 s达到热平衡.血泵温升最高处为电机绕组,最高温度38.4℃,其次为铁心部分温度为38.3℃.血泵整体温升均不超过2℃.在设定的最大运转负荷状态下电机也在250 s达到热平衡.温升最高处仍为电机绕组,局部最高温度为39.963℃.与血液相接触的泵壳最高温度为39.3℃.血泵在标准负荷下温升符合要求.在最大负荷状态下电机绕组与铁芯温升超过要求,但可以通过减少电机产热,改良为上下双电机及增加上泵壳下血流量来减少局部过热问题.     

选择性激光熔覆氧化铝/氧化锆复合陶瓷的温度场数值模拟

目的:建立选择性激光熔覆Al2O3/ZrO2复合陶瓷过程中的温度场有限元模型并利用此模型分析温度场分布。方法:在考虑了材料的热物性参数随温度变化以及相变潜热的情况下,利用ANSYS 12.1参数化设计语言(APDL)的“生死单元”技术模拟温度场分布并进行实验验证。结果:利用APDL成功建立了温度场三维有限元模型,模拟结果显示温度场分布呈“不对称性”,并随扫描时间的增加,其温度上升,温度梯度下降。结论:利用APDL的“生死单元”技术建立的温度场有限元模型能有效地反映熔覆过程中的温度场分布,可用于进一步的模拟实验。     

血管位置对HIFU焦域温度场的影响

目的 数值仿真研究不同位置的血管对高强度聚焦超声(HIFU)可治疗焦域的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据.方法 应用超声非线性传播方程、Pennes生物热传导方程以及FDTD法数值仿真温度场分布.结果 考虑血流灌注与否,HIFU焦域温度场分布相一致.血管中心位于声轴时,焦域中心温升非常低;当血管偏离声轴小于3.0mm时,可治疗焦区不再关于声轴对称,焦域中心温升没有明显变化;当血管偏离声轴大于3.0 mm时,血管对可治疗区域的温度场分布基本无影响.结论 脂肪组织内血流灌注对HIFU焦域温度场的影响可以不予考虑;直径2 mm血管位于可治疗区域内,对血管内及周边组织温升影响很大,可能导致血管周围组织不完全致死;当直径2 mm血管距声轴小于3 mm对可治疗区域仍有影响,但大于3.0 mm时,血管对可治疗区域的影响可以不予考虑.     

直接接触加热治疗皮肤疾病的温度场仿真分析

目的研究加热治疗皮肤疾病时的温度场分布情况,从而为实验研究提供一定参考。方法本文在假设直接接触皮肤加热的情况下,从皮肤的结构出发建立起物理模型,根据生物传热学的理论,建立传热方程,采用有限差分方法对各种情况进行仿真。结果仿真得到了加热时皮肤的稳态温度场和动态温度场分布情况,结果证实直接接触加热治疗皮肤疾病这一技术具有可行性。结论本文的研究结果对进一步研究和利用精确控温下直接接触加热治疗皮肤病技术有一定参考意义。     

传染性隔离病房气流数值模拟

本文通过建立顶部送风,排风口设置在两侧的隔离病房气流组织模型,通过CFD模拟,模拟该气流组织下的速度场、温度场及流线状况.考察病房污染物排除的效果、病人所处环境的温度与风速的舒适性.同时,讨论相应的改菩措施.     

超声引导下植入式微波热场在体模中的研究

目的 探讨植入式微波在仿肝组织体模中热场的分布规律。方法 在体模实验中每次精确布16个点，每点重复5～9次，测量温度的分布，并求解组织的比吸收率（special absorption rate,SAR）。在Pennes生物热方程的基础上，推导建立肝癌植入式微波热疗的热作用数学模型，借助有限元法对三种加热功率、作用时间（60W5min、50W10min、40W30min）下温度分布进行广泛的模拟计算和预测。结果 通过体模实验确定了SAR分布。在r方向呈指数衰减，θ方向为余弦拟合，z方向呈三次多项式拟合，且前向温升大于后向。三种功率下SAR分布不同，并且SAR与功率分布之间没有线性关系。在SAR基础上，计算机动态模拟重建微波热场。结论 肝体模实验证明微波热场的分布呈以天线为中心向外有规律的依次递减，该规律可通过计算机模拟重建，模拟重建的热场具有三维动态连续监测的特点。这为临床微波治疗肝癌中有效调控热场的温度奠定了理论和技术基础。     

肿瘤射频消融针材料设计与温度场仿真分析EI北大核心CSCD

为解决肿瘤射频消融针一次性消融范围小以及电极周围组织易发生烧焦炭化的问题,本文基于多物理场耦合分析软件COMSOL,研究针体材料、子针个数和子针弯曲角度对射频消融电极针消融效果的影响规律。研究结果表明,相较于钛合金和不锈钢,镍钛合金具有更好的射频能量传导效率,是电极针的最佳制作材料;子针个数对平均坏死深度和最大坏死直径均有较大影响,相同条件下,子针个数越多,凝固坏死区域体积越大;子针的弯曲角度对凝固坏死区域的最大直径影响较大,对平均坏死深度的影响较小。在其它条件均相同的情况下,消融形成的凝固坏死区域随子针弯曲角度的增加而增大。对于本文分析的60°、90°和120°三种子针弯曲角度而言,120°的弯曲角度可获得最大的凝固坏死区域。综合而言,镍钛合金120°弯曲8子针的设计最优,射频消融坏死区域的平均深度为32.40 mm,最大坏死直径为52.65 mm。上述优化设计参数可为肿瘤射频消融针的结构与材料设计提供指导。     

肿瘤热疗中组织热物性参数对热场分布的影响

肿瘤微波热疗温度场模拟是预测热场分布的重要手段。由于人体组织的复杂性,目前模拟结果普遍存在准确度较差的问题。组织热物性参数随加热温度变化而发生变化是导致模拟结果不准确的重要原因之一。本文采用有限元方法进行温度场模拟,通过模拟结果分析组织热物性参数变化对温度分布的影响。