磁流体热疗中热质传递耦合作用研究

为研究肿瘤磁流体热疗过程中温度梯度与浓度梯度间的耦合效应对磁微粒的弥散及肿瘤内传热的影响,本文根据非平衡热力学唯象定律建立了包含浓度场及温度场的耦合传热传质模型,以常数形式的热扩散系数表征温度梯度对传质过程的影响程度。通过有限元法求解,得到考虑双场耦合作用时肿瘤内的浓度分布和温度分布。模拟结果表明,与不考虑耦合效应的情...     

蒙特卡罗模拟激光诱导间质热疗中激光能量在肿瘤组织内的传播

激光诱导间质热疗手术方案的制定需要术前对引入激光能量在组织中的分布进行准确的数值模拟。考虑肿瘤大小、光学特性与周围正常组织的差别,建立激光诱导间质热疗时的肿瘤与正常组织两层结构模型,采用蒙特卡罗方法模拟激光在其中的传播,得到激光能量在组织中的分布规律,并采用Pennes生物传热方程计算得出组织的稳态温度分布,这对于激光诱导间质热疗的临床应用具有积极的理论指导意义。     

激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟和实验研究

本文在考虑生物组织物性动态变化的情况下建立了激光诱导间质肿瘤热疗(LITT)的物理数学模型,采用MonteCarlo方法数值模拟了LITT中激光能量在生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhenius方程数值求解了组织内的温度分布和热损伤体积的变化,分析了热物性及血液灌注率的动态变化对LITT过程的影响,并与相应的离体实验结果进行了对比。数值模拟结果表明,组织的热物性及血液灌注率的动态变化对于热损伤体积的变化具有重要的影响。因此在激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟中应该考虑热物性及血液灌注率的动态变化以期为临床治疗方案的制定提供更为准确的依据。     

肿瘤热疗中正常组织的降温保护方法

本文提出了一种对热疗中肿瘤周围的正常组织或器官实施降温保护的方法.该方法的原理是向需保护的组织或器官区域注射相对低温的保护液.为验证其可行性,本文对射频热疗中采用该方法后组织的传热过程进行了深入的数值研究.结果表明,注射低温保护液方法可有效地防止肿瘤周围正常组织或器官在热疗中受到热损伤.     

肿瘤微波热疗的温度场模拟计算

本文通过对肿瘤与生物组织的物理模型简化,应用生物传热方程,建立肿瘤热疗的数学模型。运用数值模拟预演了热疗过程,通过控制探针的开关,使肿瘤中心温度在54℃以下,肿瘤边缘温度在43~45℃之间变化,分析了肿瘤内部的温度分布,提出了基于温度控制的热疗方案,为临床肿瘤热疗的温度控制提供理论依据。     

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。     

肿瘤热疗计划中三维温度分布的不确定性研究

本文采用Monte—Carlo方法对肿瘤热疗计划中组织的三维温度场进行了模拟,并研究了肿瘤区域、血液灌注率、 加热功率等参数的不确定性对组织温度造成的影响。本文结果对优化热疗参数及制定临床治疗方案具有重要的参考价值。     

激光诱导间质热疗的深低温流体冷却方法

为防止激光诱导间质内热疗治疗肿瘤时激光光纤加热段周围组织的炭化,本文提出了一种采用深低温流体对激光光纤及其临近组织进行降温冷却的方法.为验证该方法的可行性,本文对采用该方法后激光间质内热疗过程中组织的传热问题进行了深入的数值研究.结果表明,深低温流体冷却方法可避免局部高温对组织的炭化,并显著扩展有效加热范围,从而对肿瘤实施高效的热凝固.     

矩形管道载氚热磁流体输运特性的数值模拟研究

聚变堆液态金属包层矩形管道中的氚输运过程与磁流体动力学(MHD)流动传热过程耦合在一起，形成了复杂的载氚热磁流体输运特性。基于开发的MHD流动与传热数值模拟程序对矩形管道中液态金属MHD流动传热特性及其氚输运的影响进行了数值模拟。该程序首先求解了动量守恒方程，并与理论解进行了对比验证，然后与能量守恒方程耦合求解，得到了温度影响下矩形管道中的液态金属流场分布，在此基础上对强磁场高核热梯度影响下的氚浓度分布进行了数值模拟，得到了氚浓度在管道中的分布特性。结果显示，液态金属在矩形管道中的流动传热对氚输运过程产生了显著影响。     

温度敏感型磁流体热磁对流特性研究

建立了描述外磁场作用下温度敏感型磁流体热磁对流特性的数学模型,数值模拟了回路中热磁对流的流动与传热特性.搭建了磁流体热磁对流回路装置,采用粒子示踪测速技术(PIV)测量了磁流体的流速,用热电偶测量了磁流体的温度分布.通过实验值和数值模拟结果,分析了不同磁场大小、不同热负荷,以及不同冷却温度下回路的运行特性.