一种磁共振兼容冷刀系统研制及相关实验研究

发布时间：2021-12-23 02:06

　　低温冷冻技术是一种新兴的肿瘤绿色治疗方法,它的治疗目标是最大限度地杀伤有害的肿瘤病变细胞,并尽量以微创为代价,减少对周围健康组织的不必要的损害。对比各种常规肿瘤治疗的方案而言,从原理、效果和成本上低温手术在临床应用中表现出一些特有的优势。但是,目前阻碍低温外科手术成为主流肿瘤治疗手段主要原因有以下几点。一是精确评价低温手术的效果有一定的难度。二是精确监测低温外科手术有一定的难度。因此,有必要深入开展低温手术的理论和仿真研究,精确的数值模型对冷刀设计,术前规划具有重要的指导作用。同时,有必要开展核磁共振兼容的冷刀的设计开发,以便利用核磁共振这种目前最灵活的诊断成像方式之一对低温手术进行图像监测,精确实施低温外科手术。鉴于以上原因本文提出了一种非稳态两相流耦合生物组织传热模型用于数值模拟分析低温手术中组织中温度场的动态变化。利用该模型,基于数值计算方法,创新性地定性定量地分析多重冷刀的协同效应。预测了组织冷冻程度和冷冻损伤的温度分布和变化过程,揭示了冷刀内部的传热机理和流动的特性对于准确预测冷刀在多重冷刀冷冻手术中的制冷能力的重要性。使用该模型优化了核磁共振兼容冷刀设计,评估流速,材料和冷...

【文章来源】： 中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：120 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 低温手术的应用和发展
        1.1.2 低温手术损伤机理
        1.1.3 低温手术的优点和局限性
    1.2 研究现状
        1.2.1 低温手术的数值计算和仿真研究现状
        1.2.2 低温手术冷刀的研究进展
        1.2.3 核磁共振引导的低温手术现状
        1.2.4 纳米颗粒辅助的低温手术的现状
        1.2.5 低温手术术前规划现状
    1.3 本文的主要研究内容与论文结构安排
        1.3.1 研究内容
第2章 液氮冷刀的两相流耦合传热模型的研究
    2.1 引言
    2.2 液氮冷刀的两相流耦合生物传热建模
    2.3 数值计算过程和验证
    2.4 流速的影响分析
    2.5 不同材料冷刀制冷效果的仿真分析
    2.6 冷刀结构的影响分析
    2.7 多刀布局对低温手术的影响分析
    2.8 本章小结
第3章 核磁共振兼容冷刀系统的设计和评估
    3.1 引言
    3.2 冷刀实验系统设计
    3.3 制冷能力验证
    3.4 结果分析
    3.5 本章小结
第4章 磁性纳米颗粒在核磁共振引导低温手术中的热效应研究
    4.1 引言
    4.2 磁性纳米颗粒在交变磁场中产热的理论基础
    4.3 磁性纳米颗粒在交变磁场中产热的仿真建模
    4.4 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第5章 基于多体运动模型的多刀布局研究
    5.1 引言
    5.2 基于多体运动模型的多刀高效布局算法
    5.3 基于多体运动模型的多刀布局求解
    5.4 仿真验证
    5.5 实验结果
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 本文创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]冷热交替治疗对肿瘤微循环的损伤及机理研究 [J]. 沈圆圆,张爱丽.  科学通报. 2009(17)
[2]化疗增强肿瘤免疫原性的研究进展 [J]. 蔡凯,陈复兴,张南征.  中国肿瘤生物治疗杂志. 2009(03)
[3]冷冻消融术在房室结折返性心动过速中的应用 [J]. 胡文瑛,吴立群.  国际心血管病杂志. 2006(05)
[4]图像引导放射治疗研究及其发展 [J]. 于金明,袁双虎.  中华肿瘤杂志. 2006(02)



本文编号：3547565