Angiostatin抑制转移性肿瘤血液灌注和间质液输运的数值模拟

数值研究抗血管生成因子Angiostatin对转移性肿瘤微循环内血液灌注和间质液输运的抑制效应.肿瘤微血管网生成数学模型包括angiostatin的抑制效应、促血管生成因子的趋化效应和内皮细胞自身的扩散效应,血液灌注、间质液输运和跨壁流体交换分别采用Poiseuille、Darcy和Starling定律来描述.结果表明:angiostatin能抑制转移性肿瘤内外微血管网的生长速率、毛细血管芽的分叉、融合与增殖;进一步angiostatin可改善转移性肿瘤微环境内血液灌注和间质液输运的特性,从而增加微血管内外流体对流和物质交换的能力,降低肿瘤内药物输运困难,结果与实验相符,可为临床抗血管生成治疗肿瘤提供有益信息.     

超声微泡低频动力学特性及其生物效应

理论上利用有耗散函数的Lagrange方程,建立了有壳微泡的R(t)运动方程,开展了自由空间中有壳微泡动力学特性的研究,表明微泡内外半径增量随声压的增大、超声频率的降低、初始内径的增大及壳厚的减薄而迅速增大。实验上,利用Mie散射技术在80°散射角和前向Mie散射检测新技术实验测量了微泡R(t)曲线;利用体视显微镜,实时观察了超声微泡对动物活体微血管损伤,开展了超声微泡生物效应的动物和细胞试验研究。结果表明:(1)超声作用下,微泡引起肿瘤中微血管壁周期性膨胀收缩而发生管壁破裂,形成血栓和微血管栓塞,抑制了肿瘤生长;(2)超声联合微泡可以破坏微血管内皮生长因子(VEGF)和肝癌细胞,可以减少肿瘤血管和癌细胞再生,因此,低频超声联合微泡技术是一种值得探索抑制肿瘤生长的新技术。     

~(188)Re内照射肝癌(H_(22))剂量与组织病理学评价

对建立的肝癌H22荷瘤小鼠实体瘤体局部注射188Re后,采用CRCR-15型核素测量仪分别测定1和24h瘤体内放射性计数,计算188Re注入瘤体内24h内照射吸收剂量以及放射性滞留率。188Re-S注射至肿瘤内后,1和24h放射性药物滞留要高于单纯188Re注射液,188Re-S(0.1mCi)和(0.2mCi)组24h瘤体内照射剂量分别为159.78和361.52Gy。病理学检查结果:(1)模型组,瘤细胞生长旺盛,肿瘤内新生微血管丰富;(2)治疗组,瘤组织生长受到不同程度的抑制,瘤细胞生长稀疏,微血管减少,坏死区由瘤组织外周向中心渐进。电镜观察显示,188Re-S(0.1mCi)治疗组可见肿瘤组织细胞凋亡小体。将188Re-S置入小肝癌H22荷瘤小鼠实体瘤局部,在肿瘤局部形成高活度放射性聚集区,起到靶向治疗肿瘤作用的同时,可减少全身用量,以降低毒副作用。     

~(12)C~(6 )离子辐照小鼠Lewis肿瘤的研究

研究了HIRFL提供的12C6 离子辐照C57BL/6J小鼠右后腿移植的Lewis肿瘤的生长延迟和碳离子辐照对Lewis肿瘤小鼠寿命的延长.结果表明,碳离子照射的小鼠肿瘤生长体积明显地小于对照的体积.在剂量相同、分次数辐照越多时,肿瘤生长就越缓慢,肿瘤抑制就越高.在辐照分次数相同时,不同剂量对受照肿瘤生长体积未产生差异.在4Gy×3,8Gy×3和12Gy×2组3种辐照剂量下,小鼠寿命的P值小于0.05;可知小鼠的寿命延长具有统计学意义.     

工业CT切片图像直接生成快速原型层片数据

为了将工业CT与快速原型直接集成,提出了一种由工业CT切片图像直接生成快速原型层片数据的方法。首先对工业CT切片图像进行边缘提取、去噪、细化、连接和轮廓跟踪,获取样件的内外结构轮廓点数据;然后在相邻断层间建立轮廓匹配点对,线性插值层间轮廓数据,以满足快速原型加工对层片厚度的要求,并用三次B样条曲线对所有轮廓进行拟合;最后经过轮廓数据点采样和内外轮廓判断后,生成通用层接口文件输入快速原型系统。试验验证了该方法的有效性与正确性。     

肿瘤脂质体药物热靶向输送的数值研究

热作用可以提高肿瘤血管对脂质体药物的通透性,从而促进肿瘤内部的药物传输.本文建立了一个新的模型对热促进脂质体药物在肿瘤内输送的治疗方式进行了数值研究.模型将肿瘤划分为血管丰富的周边区域和无血管的中心区域.数值计算结果显示热作用能有效促进肿瘤内脂质体药物的传输.     

多叶光栅在放疗中的应用

放射治疗机理 肿瘤的治疗方式主要有手术、化疗和放疗三种,其中手术和化疗都是局部治疗手段。手术可以切除病灶,对正常组织在可视的情况下予以最大限度的保护;但是,手术过程中受医生主观视力判断的限制,容易将一些亚临床病灶遗留在体内,造成术后肿瘤的快速生长。化疗的作用范围广,但是对1cm^3以上的肿瘤功效差,特别是对良性和恶性细胞特异性识别不够,副作用较大。     

磁热耦合下血管对温度场分布的影响

结合血液流动的Navier-Stokes方程与人体组织的Pennes生物传热方程建立了球形肿瘤组织的多物理场耦合模型,研究了血管分布位置、血管半径和血液流速等因素对肿瘤组织温度场和治疗效果的影响。结果表明：在热疗过程中,血管会对肿瘤组织产生冷却效果;同时血管的半径和血流速度的变化也会影响肿瘤区域的温度场分布,随着血管半径和血流速度的增加,血管附近的温度值越低。此外,相比外部血管,肿瘤内部血管对肿瘤区域具有更明显的降温效果,对热疗效果的不利影响也更强。     

理想磁流体中激波与矩形密度界面相互作用的数值研究

发展一套采用三阶WENO格式和混合GLM方法的理想磁流体数值方法,并对激波与矩形密度界面相互作用进行数值研究.通过圆极化阿尔芬波和旋转激波管问题对数值方法的稳定性和可靠性进行验证.在入射激波马赫数为10,界面内外气体密度比为10的情况,对比不同磁场中矩形密度界面的演变过程.结果表明,磁场能够减少界面上涡量的生成从而抑制界面不稳定性,并且磁场对界面的加速过程以及界面内外气体混合率有影响;而界面的存在将会使波后部分区域磁场增强;由于尖角的存在,矩形界面的发展与圆形界面不同.     

12C6+离子辐照小鼠Lewis肿瘤的研究

研究了HIRFL提供的12C6+离子辐照C57BL/6J小鼠右后腿移植的Lewis肿瘤的生长延迟和碳离子辐照对Lewis肿瘤小鼠寿命的延长.结果表明,碳离子照射的小鼠肿瘤生长体积明显地小于对照的体积.在剂量相同、分次数辐照越多时,肿瘤生长就越缓慢,肿瘤抑制就越高.在辐照分次数相同时,不同剂量对受照肿瘤生长体积未产生差异.在4Gy×3,8Gy×3和12Gy×2组3种辐照剂量下,小鼠寿命的P值小于0.05;可知小鼠的寿命延长具有统计学意义. Growth delay of the transplantable Lewis tumors growing in right hind legs of C(57) BL/6J mice and life prolongation of the mice with Lewis tumors were investigated after()~(12)C~(6+) ion radiation at HIRFL. The results show that growth volumes of the mouse tumors following carbon radiation are distinctly less than control during 21 days; the more fractions of radiation with same doses, the slower growth of tumors and the higher inhibition of tumors; different doses with the same fractions of radiation ...     

Raman spectroscopy detects melanoma and the tissue surrounding melanoma using tissue-engineered melanoma models

Invasion of melanoma cells from the primary tumor involves interaction with adjacent tissues and extracellular matrix. The extent of this interaction is not fully understood. In this study Raman spectroscopy was applied to cryo-sections of established 3D models of melanoma in human skin. Principal component analysis was used to investigate differences between the tumor and normal tissue and between the peri-tumor area and the normal skin. Two human melanoma cells lines A375SM and C8161 were investigated and compared in 3D melanoma models. Changes were found in protein conformations and tryptophan configurations across the entire melanoma samples, in tyrosine orientation and in more fluid lipid packing only in tumor dense areas, and in increased glycogen content in the peri-tumor areas of melanoma. Raman spectroscopy revealed changes around the perimeter of a melanoma tumor as well as detecting differences between the tumor and the normal tissue.     

求解飞机蒙皮耦合热效应的壁面热流函数法

分析了飞机内部换热与蒙皮外辐射换热和气动换热的耦合作用,提出了一种求解飞机内外耦合热效应的工程计算方法。通过构造反映蒙皮外辐射换热和气动换热的壁面热流函数,将蒙皮外热环境转化为浮动的热边界条件,实现了飞机蒙皮外部热环境求解与蒙皮内换热求解的解耦处理,避免了难以实现的直接耦合求解。在验证该方法可靠性的基础上, 采用该方法,并结合热网络法与FLUENT软件对某型飞机外部热环境及结构热响应问题进行了计算。     

曲率对Rh在锯齿型单壁碳纳米管内外吸附影响的研究

利用密度泛函理论系统的研究了单壁碳纳米管的曲率对Rh原子在锯齿型碳管内外的吸附行为, 发现Rh原子在管外吸附比管内稳定; 随着碳管管径的增加, 曲率减小, 管内外吸附能的差值逐渐减小, 接近Rh原子在石墨烯上的吸附能. 电荷密度分析表明, 由于卷曲效应使碳纳米管管外的电荷密度大于管内, 随着曲率减小, 这种差别逐渐减小. 管内外吸附Rh原子的Bader电荷差值及局域态密度差别亦随着曲率的下降而减小, 这与Rh原子在管内外吸附能的变化规律相一致.     

物理学在肿瘤细胞的极性及迁移研究中的应用

肿瘤细胞和所处微环境的物理性质, 以及它们之间的相互物理作用对于肿瘤的产生、发展与转移都有极大的影响, 这使得从物理学角度探索肿瘤研究成为了必然趋势. 肿瘤转移是癌症致死的最大因素, 而肿瘤细胞迁移中的极化是肿瘤转移的重要一步. 本文总结了物理学实验和模型在揭示细胞迁移和极化机理方面的贡献. 实验上应用最新的微流控芯片技术与表面微模型化技术等手段, 研究空间维度、黏附行为、机械力等物理信号对于细胞极性的建立与保持以及细胞迁移行为的影响后, 发现物理信号与生化反应之间的相互耦合对于细胞迁移有着至关重要的作用; 理论上基于扩散反应方程, 已经建立了一系列表征细胞极化的模型. 今后的研究将结合物理实验建立肿瘤细胞迁移中的极化模型, 进而发展针对肿瘤细胞感知物理信号的新的治疗肿瘤转移方法.     

Discrete embedded modes in the continuum in 2D lattices

We study the problem of constructing bulk and surface embedded modes (EMs) inside the quasi-continuum band of a square lattice, using a potential engineering approach à la Wigner and von Neumann. Building on previous results for the one-dimensional (1D) lattice, and making use of separability, we produce examples of two-dimensional envelope functions and the two-dimensional (2D) potentials that produce them. The 2D embedded mode decays like a stretched exponential, with a supporting potential that decays as a power law. The separability process can cause that a 1D impurity state (outside the 1D band) can give rise to a 2D embedded mode (inside the band). The embedded mode survives the addition of random perturbations of the potential; however, this process introduces other localized modes inside the band, and causes a general tendency towards localization of the perturbed modes.     

热效应对纳米焊接界面结构的影响

采用分子动力学方法深入研究热效应对纳米焊接界面结构的影响。具体分析了碳管直径和时间的变化对界面结构的影响规律,并详细给出了1530 K下的焊接过程。结果表明,除碳管(5,5)外,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中纳米线形成的时间分别为13.8, 14.6, 17.5, 19.6 ps。纳米线是由单根或多根Ni原子链组成,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中Ni原子链数分别为1,3,7和16。界面结构包括内部焊接和外部焊接。内部焊接的临界直径由碳管(6,6)决定,其值为0.814 nm。在同一时刻,大直径的碳管可获得更大的外部接触长度。外部接触长度的增长速率随碳管直径的增加而增大,接触长度的最大增长速率可达0.013 nm/ps。最后确定了界面结构形成临界温度,发现对于相同直径碳管,外部焊接的临界温度高于内部焊接的临界温度,临界温度与碳管直径无关。     

热效应对纳米焊接界面结构的影响

采用分子动力学方法深入研究热效应对纳米焊接界面结构的影响。具体分析了碳管直径和时间的变化对界面结构的影响规律,并详细给出了1530 K下的焊接过程。结果表明,除碳管(5,5)外,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中纳米线形成的时间分别为13.8, 14.6, 17.5, 19.6 ps。纳米线是由单根或多根Ni原子链组成,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中Ni原子链数分别为1,3,7和16。界面结构包括内部焊接和外部焊接。内部焊接的临界直径由碳管(6,6)决定,其值为0.814 nm。在同一时刻,大直径的碳管可获得更大的外部接触长度。外部接触长度的增长速率随碳管直径的增加而增大,接触长度的最大增长速率可达0.013 nm/ps。最后确定了界面结构形成临界温度,发现对于相同直径碳管,外部焊接的临界温度高于内部焊接的临界温度,临界温度与碳管直径无关。     

二维三维混杂及准三维嵌套复式光子晶体带隙研究

提出了由两套晶格嵌套组成的全新二维/三维混杂及准三维嵌套复式周期光子晶体结构,并通过理论计算获得了带隙位置主要取决于外周期晶格常量,内周期有助于获得超窄禁带的新型带隙特性.这种内外结构周期效应同时发挥带隙调制作用的性质是该类嵌套复式结构所特有.从理论上验证了嵌套结构利用小尺寸周期调制大波长禁带的可行性.     

Three-dimensional magnetic resonance imaging after ultrasonography for assessment of fetal gastroschisis

A 24-year-old woman (Gravida I, Para I) at estimated 32 weeks of pregnancy was referred to our department for evaluation of a suspected fetal gastroschisis. Ultrasound scan revealed multiple loops of dilated bowel outside the fetal abdomen and absence of membrane surrounding the herniated loops of the intestines. Three-dimensional (3D) magnetic resonance imaging was performed to obtain more information on the bowel both outside and inside the abdomen. Images were constructed with T1-weighted fat-suppressed 3D fast low-angle shot sequences using a maximum intensity projection algorithm. The 3D images made possible the realization of fetal bowel conditions with greater definition and accuracy.     

腔外原子操作控制腔内原子的纠缠特性

考虑初始处于W态的三个二能级原子,将其中两个原子同时分别注入处于真空态的两个腔中并发生共振相互作用的情况.采用数值计算方法,研究了对腔外原子的旋转操作和测量对腔内原子纠缠性质的影响.研究结果表明,通过对腔外原子的旋转操作和选择性测量可控制腔内原子的纠缠性质.