【摘要】：肝臟腫瘤作為目前全球高發(fā)病率和死亡率的重大疾病之一,一直以來都是國內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注、研究的重點。激光誘導(dǎo)間質(zhì)熱療作為一種微創(chuàng)的手術(shù)方法,因其費用低、療效好、恢復(fù)快等特點,使得該方法在臨床中被廣泛使用。其原理是組織通過吸收激光的能量后產(chǎn)生的熱效應(yīng),使得組織細胞凝固壞死。但是值得注意的是腫瘤區(qū)域的熱量會以熱傳導(dǎo)的形式傳導(dǎo)到腫瘤周邊的正常組織,因此激光治療的劑量若過大,不僅對腫瘤區(qū)域產(chǎn)生消融,同時也會對正常組織造成損傷。為了避免這一結(jié)果的產(chǎn)生,就需要對激光誘導(dǎo)間質(zhì)熱療過程中組織的實時溫度監(jiān)測。本文通過有限元仿真模擬跟離體實驗的對比,為臨床上進行個體化的最佳治療劑量制定,提供理論依據(jù)。本文的主要工作:1)基于光在組織中的傳輸理論、熱傳輸理論和熱損傷理論,對激光在組織中的作用進行有限元仿真模擬。通過采用兩種不同的熱傳輸理論,即經(jīng)典Pennes傳熱方程和雙曲線Hyperbolic傳熱方程,分別模擬得到兩組組織溫度場分布,進而比對分析發(fā)現(xiàn)基于Hyperbolic方法得到的結(jié)果與Pennes得到的結(jié)果對比是溫度升高幅度先小后大,中間出現(xiàn)交叉點,兩者的最大損傷面積差異可以達到13.1%。2)通過在模擬組織損傷過程中引入組織動態(tài)光熱參數(shù),證明了參數(shù)隨組織溫度的變化會對結(jié)果產(chǎn)生影響。3)通過在模擬組織損傷過程中加入大血管,證明了在大血管附近組織溫度明顯低于沒有血管的組織溫度,且灌注率的大小也會對結(jié)果產(chǎn)生影響。4)通過離體豬肝實驗,發(fā)現(xiàn)Hyperbolic方法求解的精確度優(yōu)于Pennes方法,驗證了非傅立葉雙曲線傳熱方程在激光誘導(dǎo)間質(zhì)熱療中的可行性。文中主要創(chuàng)新點:1)在LITT仿真模擬中引入非傅立葉雙曲線傳熱方程(Hyperbolic)并通過量化計算驗證其方程的有效性,為今后利用Hyperbolic方程求解更加復(fù)雜的組織溫度場提高理論基礎(chǔ)。2)仿真模擬考慮光熱參數(shù)隨溫度的動態(tài)變化,進一步提高仿真的準(zhǔn)確性。3)仿真中考慮大血管腫瘤對光熱治療的影響,發(fā)現(xiàn)不同血管大小及其血液流速會對組織溫度場產(chǎn)生重要影響,為在體實驗提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

際醫(yī)對光誘導(dǎo)間質(zhì)熱療的劑量提供參考。逡逑第一節(jié)Ｃｏｍｓｏｌ邋Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃ模擬仿真中的一般步騷逡逑本文選擇的是ＣＯＭＳＯＬ軟件中的５．２ａ版本。文章中選用三個物理場，分別是逡逑Ｐｅｎｎｅｓ生物傳熱物理場、Ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ生物傳熱物理場。首先是選擇空間維度逡逑應(yīng)用模式，確定求解域的大小和形狀，求解域幾何模型可選長方體、圓柱、逡逑、球體、線、點等不同形狀的組合。第二步設(shè)置幾何空間各個區(qū)域物理參數(shù)，逡逑模擬的需要，設(shè)置組織的光學(xué)參數(shù)和熱物參數(shù)。第三步設(shè)置邊界條件。第四步逡逑格，根據(jù)模擬需求不同的位置可以不同精細的網(wǎng)格。第五步設(shè)置求解參數(shù)，逡逑算時間、時間步長等。第六步進行求解，并對求解后的結(jié)果進行處理。逡逑何模型的選擇逡逑ＣＯＭＳＯＬ軟件中可以設(shè)置二維或者三維的幾何體，本文采用二維軸對稱模型。逡逑組織簡化為半無限大的圓柱模型，設(shè)半徑為１５＿、高度為４０＿。光纖加熱逡逑于幾何模型中ＡＷ為（０，０）處。設(shè)置四個溫度探針點，分別為距離光纖中心２＿、逡逑８ｍｍ、１１ｍｍ的位置。如圖３所示：逡逑Ｏ逡逑

第二節(jié)模擬仿真結(jié)果逡逑應(yīng)用ＣＯＭＳＯＬ軟件在同一光場傳輸下分別基于Ｐｅｎｎｅｓ與Ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ兩種不同逡逑傳熱方程進行溫度場模擬計算，模擬仿真對比的前提是保持幾何結(jié)構(gòu)、光場物理場、逡逑物理參數(shù)、邊界條件一致，所以我們可以認(rèn)為，，仿真模擬結(jié)果的差異則是由生物傳逡逑熱方程的不同而引起的。逡逑
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R730.5;TN249

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6 濮家

本文編號：2697750