高强度聚焦超声肿瘤治疗焦域的仿真研究

数值仿真是预测高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗的温度分布、确定治疗剂量的有效方法之一。本研究采用Westervelt方程的近似式,并结合Pennes生物热传导方程,以猪肝肿瘤为例,在考虑肝组织声学特性对HIFU温度场影响的条件下,通过时域有限差分法仿真研究辐照时间和声强对肿瘤组织内可治疗焦域体积的影响。研究结果表明,一定声强条件下,肝组织声学特性对肿瘤内可治疗焦域的影响随着辐照时间的延长而凸显;可治疗焦域体积随时间增长或声强增大而非线性增加;相同辐照条件下,肿瘤组织内的可治疗焦域体积大于肝组织内的;当可治疗焦域体积一定时,辐照声强和辐照时间呈负相关;同时,等效热剂量判定的可治疗焦域大于温度阈值判定的可治疗焦域,且二者之差随声强而变化。     

基于动态光热作用模型的激光诱导肿瘤间质热疗中的参数选择

建立了描述温控加热方式下激光诱导肿瘤间质热疗过程中动态光热作用的二维圆柱坐标下的数学模型,采用基于网格的蒙特卡罗方法数值模拟热疗过程中激光能量在非均质生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhen ius方程数值求解组织内的温度场和热损伤体积的变化。通过数值模拟的方法分析了激光波长、激光功率、温控范围等因素对激光诱导肿瘤间质热疗中热损伤体积的影响。数值模拟的结果表明,通过选择合适的治疗参数,可以得到各种不同大小的热疗区域。本文的结果和结论对于临床治疗方案的制定具有一定的理论指导意义。     

激光与生物组织相互作用：光子迁移与生物传热理论

激光热疗中,激光与生物组织相互作用研究主要包含两方面：光子在生物组织中的迁移规律,以及光生扫热在生物组织在的传导。对前者的描述主要为,基于传输理论的解析法和Ｍｏｎｔｅ￣Ｃａｒｌｏ模拟,生物组织中光子迁移规律的研究能定量描述组织中的光分布,并进一步获得生物组织中的热分布;考虑到了生物组织特性,所建立了生物组织中温度场分布及变化规律。光子迁移与生物传热理论是研究激光热序不可分割的传热模型,全面描述了生     

在微波热疗中用附加介质层增透注入人体电磁能量的理论研究

本文以实际微波辐射器照射下平面分层均匀媒质中的电磁场理论为基础,研究了在微波热疗过程中在分层均匀生物组织模型表面附加一层无耗介质对其中的辐射场的影响。通过数值模拟对比计算了附加介质层参数取不同值时,生物组织模型中电磁场分布的变化及注入组织中能量的相应改变。结果表明,附加介质层参数的不同取值对注入组织中的能量有很大的影响;当附加介质层的参数取某些特定值时,对微波辐射有明显的增透作用。最后,分析了本论文得出的理论结果在微波热疗中的指导意义。     

甜荞麦壳原花色素微波辅助提取工艺研究

通过单因素实验和Plackett-Burman设计,研究了乙醇体积分数、微波功率、微波时间、料液比、水浴温度对微波辅助提取甜荞麦壳原花色素的影响,并对甜荞麦壳原花色素微波提取工艺影响因素的显著性进行考察,其中微波时间、乙醇体积分数和微波功率对甜荞麦壳原花色素得率具有显著影响(P0.05)。在此基础上设计三因素三水平响应面分析方法对甜荞麦壳原花色素微波辅助提取工艺进行优化,建立了二次多项式回归方程的预测模型,结果表明:微波辅助提取甜荞麦壳原花色素最佳工艺为:料液比为1∶30 g/m L,乙醇体积分数35%,水浴温度70℃,微波功率280 W,微波提取时间28 s,在此条件下甜荞麦壳原花色素得率为2.21%。     

间质热疗法组织中温度分布与光纤加入端的关系

主要利用了有限元方法,模拟研究了在激光间质热疗法中,被加热区域组织中温度的分布情况。组织的温度对组织中细胞有着极其重要的影响,对温度的控制是间质热疗法成败的关键因素。到目前为止,在激光间质热疗法中,还没有一种很精确方法能够实时测量激光辐射后组织中温度分布。为了能为临床处理提供一些有用参考,利用Ansys对不同的光纤加入端所形成的温度场进行了模拟,不失为一种好的方法。     

激光照射猪肝组织的温度场研究

研究了激光照射下猪肝组织传热过程温度场空间分布的动态规律。采用有限元分析法,利用激光分布公式获得猪肝组织的温度场空间分布,并采用K型热电偶和热电偶放大器来测量猪肝组织表面和内部温度,实验测量结果和模拟结果基本吻合,同时得出血液灌注率和猪肝组织温度的关系。研究结果对于激光临床应用中激光参数的合理选择有一定的指导意义。     

两种方法提取香菇多糖的比较研究

采用正交试验比较研究热水浸提法和微波提取法提取香菇多糖。热水浸提法的最佳工艺为:提取温度70℃、提取时间4h、料液比1∶15,提取率3.243%;微波提取法的最佳工艺为:微波功率560W、微波处理时间60s、料液比1∶10,提取率4.771%。微波提取法效率高、时间短,是理想的香菇多糖提取方法。     

提取防风多糖的工艺优化

采用超声波强化和微波辅助提取2种方法提取防风多糖,并与传统热水浸提法在多糖的提取率上进行比较。防风多糖超声提取的最佳工艺条件为超声功率1 000 W、提取时间25 min、液固体积质量比为25,防风多糖微波提取的最佳工艺条件为微波功率560 W、液固体积质量比为30、提取时间10 min,在最佳提取工艺下,2种方法的提取率分别为6.103%和7.639%。与传统热水浸提法相比,超声法和微波法提取防风多糖具有迅速、节能、高效、提取率高等诸多优点。     

滨海电厂冷却水余热和余氯对中华哲水蚤的影响

依据滨海电厂冷却系统的实际运作情况,模拟研究了滨海电厂冷却水余热和余氯对中华哲水蚤的影响.结果表明：中华哲水蚤的热忍受能力随暴露时间延长而降低,随驯化温度升高而升高.驯化温度为16 ℃～27 ℃的中华哲水蚤在持续受到15、30、45 min热冲击及持续升温暴露24和48 h的致死温度分别为29.9 ℃～31.7 ℃、29.4 ℃～31.0 ℃、28.9 ℃～30.3 ℃和26.9 ℃～28.5 ℃、26.4 ℃～28.0 ℃.当驯化温度升高到一定程度后,其热忍受能力不再上升.电厂冷却水中余氯对中华哲水蚤的毒性随驯化温度升高、升温幅度增大及暴露时间延长而增强.