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前列腺低温消融术的参数优化与研究

作　者: 王能飞
导　师: 高才
学　校: 合肥工业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 低温消融术尿道复温有限元方法温度场前列腺
分类号: R699.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

低温外科手术已在多个国家获得广泛应用,尤其是最近十几年更是引人瞩目。虽然我国这方面起步较晚,但现在已有上百家治疗机构将该技术应用于临床治疗中,并积极从事此方面的研究和开发。该手术方案的热学理论支持非常有限,缺乏对病灶组织的复温加热过程的精确掌控。近年蓬勃发展的数值计算给低温外科的研究和实现提供了更多的解决方案。现阶段有关低温外科手术的模拟研究中,复温加热过程的文献还较少,冷冻过程多数都没有考虑到尿道复温管的加热作用,而且没有采用生物材料的热物性进行针对性计算,准确性有所不足。论文利用有限元技术模拟了不同探针数量(3-5根)及位形条件下的前列腺内的温度场分布,据此确定五根探针手术效果较好。通过分析得知,调整探针相对输尿管的径向位置是提高冷冻效率有效途径之一。在确定探针数量及位形的基础上,尝试考察了不同尿道复温温度对冷冻效率的影响。结果表明,手术开始时采用温度相对较低的复温液体能有效提高冷冻效率,缩短手术时间。通过设定较为精确的生物组织热物性参数,精确计算了单根、三根及五根探针方案中腺体内组织的融化情况,考察了探针、尿道、组织内核在复温加热过程中对腺体冻结的影响,探讨了组织各个区域的温度变化差异及原因。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-19
  1.1 低温生物学背景  12
  1.2 冷冻治疗的起源和发展  12-14
  1.3 低温外科手术工作原理及特点  14-16
    1.3.1 低温外科原理  14-15
    1.3.2 低温杀伤特点  15-16
  1.4 国内外研究状况  16-19
第二章模型及算法  19-28
  引言  19
  2.1 数学模型  19-23
    2.1.1 组织水分传输模型  19-20
    2.1.2 无相变时瞬态生物传热问题  20
    2.1.3 有相变时瞬态传热模型  20-21
    2.1.4 带有血液灌注的稳态生物传热相变模型  21-22
    2.1.5 有血液灌注的瞬态生物传热相变模型  22-23
  2.2 冻结过程中有限差分法  23-24
  2.3 复温过程中的计算方法  24-28
第三章低温消融术中探针位形及尿道复温参数优化  28-43
  3.1 问题分析  28
  3.2 分析软件介绍  28-29
  3.3 模型与计算  29-33
    3.3.1 生物传热方程  29
    3.3.2 焓与温度的关系  29-30
    3.3.3 物理模型所基于的假设条件  30
    3.3.4 前列腺三维几何模型及网格划分  30-33
  3.4 计算方法  33-34
  3.5 结果与讨论  34-42
    3.5.1 探针数量对冻结区域的影响  34-38
    3.5.2 探针径向位置对冻结区域的影响  38-40
    3.5.3 复温管入口温度分析  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章低温外科手术复温过程中组织温度分布研究  43-55
  4.1 问题分析  43-44
  4.2 模型建立  44-46
    4.2.1 数学模型  44-45
    4.2.2 简化物理模型描述  45-46
  4.3 计算参数及结果分析  46-54
    4.3.1 计算参数设置  46-48
    4.3.2 单探针模拟结果分析  48-50
    4.3.3 三探针模拟结果分析  50-53
    4.3.4 五探针模拟结果分析  53-54
  本章小结  54-55
第五章结论与展望  55-57
  5.1 结论  55
  5.2 本文的创新点  55-56
  5.3 未来工作的展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士研究生期间发表的论文及参与申请的专利  60

前列腺低温消融术的参数优化与研究

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