肿瘤血管生成的二维数值模拟

血管生成（angiogenesis）,指从已存在的血管网络中成长出新的血管网络。肿瘤毛细血管生成在肿瘤的生长、转移等阶段发挥着重要的作用。在此过程中内皮细胞积极参与其中的各个阶段：首先是各种各样的肿瘤促血管生成因子的释放（tumor angiogenesis factors,TAF）,激活内皮细胞;新生的内皮细胞在一系列的内部和外部因素的调节下向着肿瘤迁移,最终新生成的毛细血管到达肿瘤并穿越它。目前对肿瘤内及其周围的毛细血管网络了解很少,这给临床上对肿瘤的研究和治疗带来一定困难。本文考虑内皮细胞与胞外间质的相互作用、对TAF的响应,根据肿瘤内外的生理和病理条件描述肿瘤促血管生成的特点,并根据肿瘤内的复杂特性建立二维离散数学模型,研究肿瘤内部的毛细血管网络的生成。数值模拟的结果显示该模型在一定程度上可以产生符合真实的肿瘤内外的毛细血管分层特点的网络,同时也给后续的研究提供了一定的依据。     

内皮抑素抑制肿瘤血管生成的数值模拟

数值模拟抗血管生成药物内皮抑素对肿瘤血管生成的抑制效应. 建立内皮抑素作用下肿瘤内外血管生成的二维、三维离散数学模型,模型中考虑内皮抑素的抑制作用、内皮细胞自身的增殖、促血管生成因子TAF和Fibronectin对内皮细胞产生的趋化性和趋触性以及内皮细胞自身扩散引起的随机性运动,数值模拟肿瘤内外微血管网的生成过程. 模拟结果表明,抗血管生成药物内皮抑素对肿瘤内外血管生成的速度、成熟度以及血管分支数量均有明显的抑制作用,从而有效地抑制肿瘤新生血管的形成. 该模型能够较好地模拟内皮抑素对肿瘤血管内皮细胞迁移与增殖的抑制效应,为临床抗血管生成治疗肿瘤提供有益的信息.      

利用血管生成模型计算实体肿瘤内的血液动力学

肿瘤血管生成(Tumor-induced Angiogenesis)是指在实体肿瘤细胞诱导下毛细血管的生长以及肿瘤中血液微循环的建立。肿瘤内血液、组织液等流体流动在肿瘤药物输运过程中扮演着重要作用,而这些流动受到肿瘤内微血管网络结构的直接影响。目前要获得精确的肿瘤内外的毛细血管拓扑结构存在一定困难,因此给肿瘤内的血液动力学研究带来困难。本文根据肿瘤内外的复杂生理特性,建立肿瘤内外血管生成的二维离散模型,在获得相对真实的毛细血管网络拓扑结构基础上对肿瘤内的血液动力学进行初步计算,数值计算的结果加深了对肿瘤的复杂生理特性的理解,同时也给肿瘤内的药物输运给予一定的提示。     

Numerical simulation of inhibiting effects on solid tumour cells in anti-angiogenic therapy: application of coupled mathematical model of angiogenesis with tumour growth

To investigate the inhibiting effects of the anti-angiogenic factor andostatin and the anti-angiogenic drug endostatin on tumour angiogenesis and tumour cells, a coupled mathematical model of tumor angiogenesis with tumour growth and blood perfusion is developed. Simulation results show that angiostatin and endostatin can improve the abnormal microenvironment inside the tumour tissue by effectively inhibiting the process of tumor angiogenesis and decreasing tumour cells. The present model can be used as a valid theoretical method in the investigation of the tumour anti-angiogenic therapy.     

基于实验研究的轧机垂扭耦合振动分析

以承钢1780热连轧机组的R1为研究对象,依据多自由度系统振动理论,提出了一种垂扭耦合动力学模型的建模方法,建立了R1的垂扭耦合振动微分方程;并结合现场实测数据,确定了系统的耦合系数;分别计算了该轧机垂振、扭振、垂扭耦合振动的固有频率,并进行了比较。分析了考虑耦合振动系统时,轧机固有频率的变化情况,给出了R1垂扭耦合振动的前15阶固有频率。通过对咬钢激励情况下垂扭耦合系统的动态响应分析,分别计算了上下辊系扭振与垂振的最大振幅。通过对振动幅值的比较,论证了扭振与垂振之间的影响程度,并通过现场实测对理论分析结果进行了验证。     

炮孔水耦合装药爆破应力分布特性试验研究

以水泥砂浆试块为试验模型,采用超动态应变测试和数据采集处理系统进行空气不耦合装药和水耦合装药爆破试验,测定几种不耦合系数下炮孔周围介质中爆炸应力的分布特性。通过对试验结果分析研究表明,水耦合装药与空气不耦合装药相比爆炸峰值压力高、作用时间长,即表明水耦合装药的爆破作用强度大、能量利用率高。试验结果还进一步证明了不耦合装药能够明显降低炮孔周围介质中的压应力,且不耦合系数越大,压力降低越显著。在实际工程爆破中应根据工程要求和岩石性质及作业条件,合理选择装药结构。     

软磁材料的力磁耦合本构的实验研究

磁性材料已经在新技术中起着重要的作用,研究这些磁性材料的力学规律对于磁性材料的应用和发展至关重要.软磁材料在工作状态时,一般受到机械应力场和电磁场双重耦合场的作用,其本构关系本质上是非线性的.这给理论模拟带来了很大困难.目前无论是从实验方面或者是理论模型方面,对软磁材料的力磁耦合本构关系的研究都很不成熟.本文用实验方法,研究了高纯度镍和锰锌复合铁氧体这两种传统软磁材料的力磁耦合本构关系.研制了力磁耦合加载设备,测量设备和监控设备.采用铁氧体粉末烧结方法,烧制了实验所需的圆柱状实验试件.实验结果表明,外加应力对镍和锰锌铁氧体材料的磁致应变具有重要影响,较大预加应力对镍的磁化强度产生较明显的影响.而外应力对锰锌铁氧体材料的磁化曲线影响很小.     

血液-血管耦合特性与脉搏波传播特性的关系

脉搏波既不可简单地理解为可压缩血液流体中的压力纵波,也不可简单地理解为沿固体血管传播的涨缩位移横波,而是超乎普通想象的流-固耦合和纵波-横波耦合的复杂波。从分析耦合本构关系的新途径出发,本文中提出了一个流-固耦合/纵波-横波耦合的串联模型,可为解读“位数形势”中医脉诊提供更丰富的信息。结果表明,脉搏波耦合系统的等效体积压缩模量K_s以及相应的耦合系统脉搏波传播速度c_s主要依赖于两个无量纲参数：血液-血管模量比K_b(p)/E(p)和薄壁血管径厚比D(p)/h₀,它们因人而异、因人的不同脉搏位置而异。文中定量分析了它们对c_s的影响,显示人体的K_b/E值在10³数量级,从而c_s值在10⁰～10¹ m/s数量级,以适应人体生理生化反应。由临床有创测量,证实脉搏体积横波与脉搏压力纵波是相耦合地以相同速度传播;还显示脉搏波是在其波阵面上具有氧合生化反应的“生物波”。此外,还讨论了“脉压放大”现象与非线性本构关系和与血管分叉处加载增强反射之间的关系,并讨论了Lewis关于重搏波形成的假设。

     

家兔颈总动脉血管低温力学性能的实验研究

实验研究了家兔颈总动脉血管低温下的轴向和周向的力学性能．这些力学性能包括应力应变曲线和断裂强度，它们将有助于血管低温保存过程的热应力分析．结果表明，血管在低温下的力学性能与室温情况非常不同，冷冻血管的弹性模量要比未冷冻的高很多．当温度接近液氮温度时，甚至可能高几千倍．低温下，血管的轴向模量要高于周向的，但他们的断裂强度相差不大．最后，从血管组分的力学性能考虑，讨论了血管整体力学性能的变化规律．     

矩形薄板的刚柔耦合动力学系统的建模理论研究

以由中心刚体与柔性板构成的刚柔耦合系统为对象,研究了零次近似模型和耦合模型在动力学方程以及实际计算中表现出来的差异.首先,从连续介质理论出发,在变形位移中,计及了在结构动力学中被忽略的变形位移的附加耦合项,建立了由中心刚体与柔性板构成的刚柔耦合系统的一次近似动力学模型.用一致质量有限元法对柔性板进行离散,基于Jourdain速度变分原理推导出大范围运动为自由的柔性板刚柔耦合动力学连续变分方程.通过数值仿真研究中心刚体和柔性板的大范围运动和变形运动的规律,揭示刚柔耦合动力学性质.通过数值对比,指出了零次近似模型的局限性.     

Coupled modeling of tumour angiogenesis,tumour growth,and blood perfusion

This paper proposes a more realistic mathematical simulation method to investigate the dynamic process of tumour angio-genesis by fully coupling the vessel growth, tumour growth and associated blood perfusion. The tumour growth and angiogenesis are coupled by the chemical microenvironment and the cell-matrix interaction. The haemodynamic calculation is carried out on the new vasculature, and an estimation of vessel collapse is made according to the wall shear stress criterion. The results are consistent with physiological observations, and further confirm the application of the coupled model feedback mechanism. The model is available to examine the interactions between angiogenesis and tumour growth, to study the change in the dynamic process of chemical environment and the vessel remodeling.     

Coupled fields of two-dimensional anisotropic magneto-electro-elastic solids with an elliptical inclusion

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｅｒｔｕｒｂｅｄｆｉｅｌｄｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈａｓｂｅｅｎａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｉｃｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ:ｏｎｅｉｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕ…     

裂纹转子振动特性分析

以具有刚性支承的水平Jefcott裂纹转子为研究对象,考虑涡动的影响,建立了裂纹转轴在固定坐标系中的刚度矩阵,推导了裂纹转子振动的运动方程,并通过数值方法分析了其动态特性。数值分析表明：裂纹转子振动响应中出现1X、2X、3X……分量,且当Ω=1/2,1/3…时,2X,3X…分量分别达到最大值;转子的中心轨迹形状随Ω变化而变化,当β=0-π逐渐增大时,响应中1X分量显著减小。考虑弯扭耦合振动时,振动响应中出现一些新的频率成分。同步激励的情况下,当ω＝ωN／n(n=2,3,4,…）时,扭转振动响应中nX分量也达到最大值。     

COUPLED VARIATIONAL PRINCIPLES AND GENERALIZED COUPLED VARIATIONAL PRINCIPLES IN PHOTOELASTICITY

ＦｕＢａｏｌｉａｎ（付宝连）（ＲｅｃｅｉｖｅｄＮｏｖ．２２，１９９３；ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄｂｙＣｈｉｅｎＷｅｉｚａｎｇ）ＣＯＵＰＬＥＤＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＰＲＩＮＣＩＰＬＥＳＡＮＤＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤＣＯＵＰＬＥＤＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＰＲＩ...     

Nonlinear Coupled Mathematical Model for Solid Deformation and Gas Seepage in Fractured Media

Based on detailed investigation into the interactional physical mechanism of solid deformations and gas seepage in rock matrix and fracture, a nonlinear coupled mathematical model of solid deformation and gas seepage is put forward and the FEM model is built up to carry out numerical analysis. The coupled interaction laws between solid deformations and gas seepage in rock matrix and fractures has been emphasized in the model, which is a vital progress for coupled mathematical model of solid deformation and gas seepage of rock mass media. As an example, the methane extraction in fractured coal seam has been numerically simulated. By analyzing the simulation results, the law of methane migration and exchange in rock matrix and fractures is interpreted.     

耦合神经元模型中的混沌巡游现象及其特性分析

混沌巡游足高维非线性动力学系统中的一种新奇、复杂的动力学行为.混沌巡游是系统沿着高维混沌轨迹,不断按顺序访问不同的低维准稳定的吸引子,并在其之间反复巡游的现象.本文通过对Morris-Lecar耦合神经元模犁的研究发现:耦合非线性系统中的混沌巡游现象既可以是一种准稳态响应(具有很长的暂态混沌巡游,最后为其它稳态响应);也可以是一种稳定的、具有混沌特性的运动形式.在混沌巡游状态下,两个神经元的动力行为表现出对称性.另外,基于胞参考点映射法得到了混沌巡游附件系统稳定运动的类型和数目随着参数变化的全局特性.研究还发现混沌巡游运动的一些新的特点,即各个Lyapunov指数在混沌巡游时具有随时间的波动性,以及混沌巡游对参数及初值的极端敏感.     

Study of Explicit Analytic Solutions for the Nonlinear Coupled Scalar Field Equations

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｃｉｅｎｃｅ,Ｍａｎｙｐｈｅｎｏｍｅｎａｉｎｐｈｙｓｉｃｓ,ｍｅｃｈａｎｉｃｓ,ｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｂｉｏｌｏｇｙｅｔｃ.ｃａｎｂｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｉｍｐｌｙａｎｄｅｘａｃｔｌｙｂｙｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ＿ｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎｓ[1- 7].Ｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ ,ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ .Ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍ…