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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.
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高功率激光-血管-组织相互作用的红外试验
目的:通过一系列活体和体外实验来考察激光诱导间质热疗过程中血管及器官受高功率激光作用时的温度场发展规律.方法:实验性家兔1只,麻醉状态下应用波长为10.6 mm的KD-Ⅲ型CO2激光器(北京科电微波电子有限公司生产)在不同功率激光照射其耳部不同部位,观察血管稀疏区与丰富区在激光照射下的反应.隔2 d,将其麻醉处死,取出胃、肝、肺、肾、心等不同器官,进行激光照射.实验中引入红外成像仪来定量刻画被测对象表面的瞬态温度分布图像.结果:①当激光热量不足以完全切断血管时,血管丰富组织区的复温能力强于血管稀疏区;当激光准确作用于主血管并且达到一定能量时,不仅下游供血及加热可被切断,且上游供血也会受到影响.②在相同的激光频率、功率及作用时间下,胃部的穿透深,肾部温度变化率大.结论:①组织局部的血液灌注率会影响激光作用的效果.②不同器官由于热容量不同,且对激光的反射和吸收率存在差异,导致激光穿透厚度及组织温度变化的幅度不同.
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热氧灌注法缓解肺部SARS病毒侵害的可行性研究
分析了 SARS病毒攻击肺泡组织的耗氧模式 ,提出缓解 SARS病毒侵害的热氧灌注疗法,建立支气管末端肺泡组织的传热模型 ,对肺泡组织在不同热氧灌注条件下的温度响应进行理论分析.结果表明,显著温升主要发生于肺泡壁即病毒聚集区.由于病毒复制需要通过其所攻击的宿主细胞的酶进行,因而通过热氧灌注造成的温度改变可望有效地削弱该处细胞酶的催化特性,继而抑制病毒的活性,同时又能将氧气通过肺泡壁供应到人体组织内.从临床实用性出发,进一步讨论了相应的热氧灌注措施 ,为 SARS患者临床治疗提供了一种新的物理疗法治疗思路.
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内热源影响下的均质组织表面温度分布研究
现有的医用红外热像技术几乎都来自体表,为了提高诊断准确性,必须进一步确定体表温度分布与体内热源间的关系.基于人体内部传热机制和人体与环境的传热机制,推导出稳态下均质(各向同性)组织的表面温度分布与内部球状热源之间的关系,通过模拟计算可验证结论的准确性.
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中医舌诊中的生物传热问题研究概况
从学科交叉的角度对中医舌诊中的生物传热问题加以综述.用热科学的方法与技术对中医舌诊机理进行研究是热物理科学对传统医学理论研究的一个新的切入点.文献显示:热科学与中医舌诊量化关系的研究及舌体传热与舌血液灌注量的关系研究将有助于对传统医学理论产生新的认识,也将推进生物传热学的发展.
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生物传热学在中医舌诊定量化中的应用研究
目的采用学科交叉的方法对中医舌诊的机制进行研究,探讨舌体温度以及温度分布与中医舌质或舌色的特定关系.方法采用红外热像仪和热电偶探针测取人舌和猪舌表面的温度场,采用激光多普勒血流计和CBI-8000生理研究系统对人舌和猪舌测取其全舌血液灌注率,用有限元方法计算分析舌体内部剖面温度场.结果得到了人舌表面温度分布的定量化曲线以及舌温与血液灌注率之间的特征关系,通过数值方法得到了舌体内部特定剖面的温度.结论揭示出不同的舌色可以表现为不同的舌温和血液灌注率,证明用生物传热理论对中医舌诊定量化进行研究的可行性.所得的结果为舌诊定量化的深入研究提供了思路和依据.
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HIFU治疗下生物体焦域温度分布的研究与应用
高强度聚焦超声(HIFU)为无创治疗肿瘤带来了新的途径,本文对HIFU治疗下生物体焦域热分布和热传导模型的理论进行了初步的介绍,并在理论的指导下进行不同治疗剂量的实验研究,结果表明组织内具有热波传热效应,治疗时可以根据治疗剂量的需要选取不同的参数,以达到佳治疗效果.
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运用植入U型管的体模研究生物组织加热时大血管附近的冷却效应
目的 研究血液流动对生物组织加热时的冷却效应.方法 利用超声体模模拟生物软组织和U型管内的流动来模拟组织内部血液的逆向流动,将体模置于37.5℃恒温水浴中,并将水浴以恒定的加热速率升温至43.5℃后,保持其温度不变来模拟热疗环境.恒温37.5℃的纯水经U型管灌注到体模中,并用46根热电偶测量组织、管壁以及液体的温度,观察管壁及附近组织的温度变化,并将实验数据进行可视化显示.结果 随着流速增加,组织温度降低,尤其是U型管附近的组织温度明显降低.另外,当雷诺数从50变化到130时,U型管所包围的组织温度降低明显.结论 用带有U型管的超声体模成功地模拟了并行逆向流动对生物组织传热特性的影响.由于并行逆流血管的存在,流动对U型管所包围的组织的冷却效果明显.
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生物传热学及其医学应用
生物传热学主要研究人体传热特性和传热机理,在诸如低温外科手术、移植器官的冷冻储存、肿瘤的加热疗法、低温脑复苏治疗技术、疾病热诊断术等临床医学治疗和诊断中有着广泛的应用.由于临床热科学和热诊断技术显示出巨大的医用价值,所以开展生物传热学的研究具有重要意义.本文将重点概述生物传热学在医学领域的应用:介绍当前常用的传热模型及采用的研究手段;对各种方法的优缺点进行综述,指出其中有待解决的问题和解决途径;后展望生物传热在医学应用方面的发展前景.
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热场对于OA兔沙疗过程中骨质骨量影响的研究
通过沙疗过程中骨质层变化情况以及有限元仿真的结果,来研究温度对于骨重建的影响.在前人实验的基础上,对于通过CT扫描获得的数据导入到mimics软件中进行模型的建立,整个扫描过程分为四个阶段:建立OA兔模型前、建OA兔模型后、进行沙疗治疗一周后和进行沙疗治疗两周后.把建立好的模型导入3-matic里面进行网格划分,然后把模型导入comsol软件进行传热数值模拟.通过CT扫描数据和传热数值模拟的结果对比发现,骨组织内部产生的热应力随温度升高,而逐渐增大,当温度达到42℃时应力出现大值,随后随着温度的升高,应力值逐渐减小.温度较高区域,软质骨呈减少趋势,而密质骨和硬质骨的体积增加.沙疗过程中热量传递对于骨重建起到了促进的作用,42℃时的骨重建调节作用为明显.
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基于动态生物组织参数的微波热消融仿真研究
本研究采用基于实验数据的以温度为自变量的动态组织参数,建立了临床常用微波针的仿真模型,并在仿真过程中循环更新组织参数值以实现微波消融过程的动态仿真计算.仿真结果表明该模型的计算结果与实验数据具有较高的一致性,消融区域大小和形状及温度变化与实验结果相吻合.因此,该方法建立的微波消融动态模型,为临床微波消融治疗的手术计划制定、治疗温度实时监控及疗效评估提供了新的依据.
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从生物传热学角度研究中医艾灸机理
根据生物传热学理论建立艾灸的生物传热模型及建构艾灸温度场,可更明确地了解艾灸的热作用机理,为中医艾灸技术建立新的理论基础.
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人体组织传热及应用研究
概述了人体组织热传导的基本理论以及生物传热方程和传热模型的发展状况,介绍了Pennes方程、Weinbaum-Jiji方程和Stolwijk模型,并综述了生物传热学在临床医学中的应用,包括生物热物性参数的测量、温度场的无损重构、临床热疗以及在工程生理学中的应用.
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动物舌横断面温度场的实验研究与数值计算
结合中医舌诊机理对舌体进行了生物传热研究.直接测定了犬舌血液灌注等参数,研究了血液灌注率、动脉血液温度、血管截面积和位置分布对舌横断面温度场的影响,并用有限元法计算出舌体不同横断面的二维温度场.结果表明,在不同血液灌注率下,由于血管扩张或收缩,舌体内各血管截面积及位置分布不同,断面温度场主要受动脉血管大小和位置的影响.得出的结果有助于分析舌体的生物传热特性.用此研究方法可计算出不同血液灌注率以及考虑到静脉血管影响时的任一舌断面温度场,探明舌表面温度场和横断面温度场之间的关系,为深入研究舌体生物传热机理和三维温度场的计算提供依据.
