低溫生物醫(yī)學工程學原理

前言第1章 緒論 1.1導言 1.2低溫醫(yī)學技術的起源與現(xiàn)狀 1.3低溫醫(yī)學工程學發(fā)展態(tài)勢 1.4小結與展望 參考文獻第2章 冷凍及融化引起的組織生物學效應 2.1導言 2.2低溫對組織的殺傷特點 2.3組織冷卻效應引發(fā)的物理化學行為 2.4冷凍及融化過程中的組織殺傷效應 2.5融化及加熱效應 2.6抑制疼痛的神經(jīng)冷凍損毀療法 2.6.1冷凍抑制疼痛的機制 2.6.2冷凍抑制疼痛中的熱物理問題剖析 2.7低溫麻醉過程的神經(jīng)元電響應機制 2.7.1Hodgkin一Huxley模型 2.7.2皮膚組織內(nèi)的溫度場刻畫 2.7.3不同熱場情況下的神經(jīng)響應特點 2.8用于抑制疼痛及研究神經(jīng)信號傳導的局部凍融方法 參考文獻第3章 實現(xiàn)低溫醫(yī)療儀器的典型技術途徑 3.1引言 3.2基于相變制冷的低溫冷凍醫(yī)療器械 3.3基于氣體節(jié)流制冷效應的低溫醫(yī)療儀器 3.4基于熱電制冷效應的低溫醫(yī)療儀器 3.5直接制冷的冷凍醫(yī)療設備 3.6冷空氣低溫療法及其裝置 3.7低溫桑拿的概念及其物理裝備 3.8治療心臟病的低溫手術設備 3.9低溫麻醉技術及裝置 3.10具有冷熱雙重作用的復合式手術設備 3.1l浸冷式冷熱復合型醫(yī)療設備 3.12用于腔道腫瘤冷凍治療的柔性探針 參考文獻第4章 冷熱復合式腫瘤微創(chuàng)治療模式及其評價 4.1導言 4.2氬氦刀醫(yī)療設備的冷凍和復溫性能 4.2.1氬氦刀離體及在體動物實驗研究 4.2.2活體動物組織中的凍結與復溫情況 4.2.3氬氦刀工作過程中工質氣體的消耗特性 4.2.4不同直徑氬氦刀工作性能的比較 4.2.5采用不同功率比的氬氦刀工作性能對比 4.3新型冷熱刀微創(chuàng)醫(yī)療技術的提出及設備發(fā)展情況 4.4典型冷熱刀醫(yī)療設備工作原理 4.5冷熱刀殺滅腫瘤的作用機理剖析 4.6冷熱刀凍結及加熱性能的離體及在體動物實驗評價 4.7冷熱刀作用下的組織熱沖擊現(xiàn)象 參考文獻第5章 低溫外科手術過程的監(jiān)測方法 5.1導言 5.2監(jiān)控低溫外科手術過程的典型途徑 5.2.1數(shù)學模型預測法 5.2.2局部體溫監(jiān)測法 5.2.3影像監(jiān)測技術 5.3監(jiān)測低溫外科手術的超聲成像方法 5.4超聲監(jiān)測中的脈沖回波法分析 5.5監(jiān)測組織凍結過程的超聲多普勒效應法 5.6監(jiān)測低溫外科手術的磁共振成像法 5.7監(jiān)測低溫手術過程的電阻抗測量法 5.8實際冷刀作用下組織低頻電阻抗響應特性 5.9監(jiān)測冰球增長的X-CT方法 5.10監(jiān)測低溫手術中冰球生長過程的可見光譜成像法 5.11低溫外科手術中的紅外攝溫監(jiān)測技術 參考文獻第6章 典型的低溫生物傳熱傳質學模型 6.1導言 6.2生物組織中的傳熱與普通傳熱問題的差異 6.3細胞或組織的微觀凍結模型 6.3.1單細胞水分傳輸問題 6.3.2組織尺度的水傳輸模型——Krogh模型法 6.3.3網(wǎng)絡熱力學模型 6.4無相變發(fā)生時的瞬態(tài)生物傳熱問題 6.5有相變發(fā)生時的瞬態(tài)傳熱問題 6.6描述有限區(qū)域組織相變問題的移動熱源模型 6.6.1具有對流邊界的相變傳熱問題的解析解 6.6.2皮表受預冷平板凍結時相變問題的解析解 6.6.3積分方程的簡化求解方法 6.6.4融化過程的求解 6.7非理想溶液組織的凍結相變傳熱模型 6.8相變過程中的固一液相界面及特殊邊界條件 6.8.1凍結過程中皮膚表面的邊界條件 6.8.2組織中含有大血管時的凍結邊界條件 6.9帶有血液灌注項的穩(wěn)態(tài)生物傳熱相變問題 6.10帶有血液灌注項的瞬態(tài)生物傳熱相變問題- 6.11基于血管解剖結構的生物傳熱相變問題 參考文獻第7章 低溫手術相變傳熱問題的數(shù)值模擬方法及其應用 7.1導言 7.2低溫生物相變傳熱方程的求解特點 7.3求解冷凍手術中凍結與復溫問題的有限差分法 7.4模擬多維相變生物傳熱問題的雙倒易邊界元方法 7.4.1模型及算法 7.4.2雙倒易邊界元算法 7.4.3算例分析 7.4.4正常組織的凍結問題 7.4.5腫瘤組織的凍結問題 7.4.6由多把冷刀引起的相變問題 7.5腫瘤冷熱合并治療中的組織三維溫度場數(shù)值模擬 7.5.1模型和算法 7.5.2算例分析 7.5.3數(shù)值算法的校驗 7.5.4單把冷熱刀冷凍復溫特性 7.5.5三把冷熱刀插入深度相同情形 7.5.6三把冷熱刀插入深度不同情形 7.5.7冷熱探針先熱療后冷療情形 7.5.8問題討論 參考文獻第8章 低溫外科手術過程中的復溫問題 8.1導言 8.2一維三區(qū)域復溫問題的理論模型 8.2.1復溫前的組織初始溫度分布 8.2.2以固定體表溫度的方式加熱組織時的復溫情況 8.2.3體表采用熱水加熱時的復溫情況 8.2.4微波空間加熱時的復溫情況 8.2.5不同相變溫度對組織瞬態(tài)溫度的影響 8.2.6血液再灌流特性對組織瞬態(tài)溫度的影響 8.3解凍生物組織的激光加熱問題 8.3.1激光在組織內(nèi)傳輸?shù)腗onte Carlo模擬 8.3.2傳熱學模擬 參考文獻第9章 低溫外科手術中的血管傳熱效應 9.1導言 9.2腫瘤與血管的關系 9.3低溫外科手術中的血管傳熱研究現(xiàn)狀 9.4單根血管下的低溫生物傳熱模型 9.5單根血管組織的低溫傳熱效應預測 9.6腫瘤冷凍治療中的三維大血管相變傳熱模型 9.7腫瘤低溫治療中大血管對三維組織相變傳熱的影響預測 9.8血管相變傳熱效應的概念性模擬實驗 9.9實際冷刀作用方位對血管凍結的影響實驗研究 9.9.1單根血管模擬試驗 9.9.2平行逆流血管模擬實驗 9.10基于紅外熱圖刻畫低溫手術中的血管傳熱效應 9.11模擬無血管情況下低溫外科過程的紅外實驗 9.12冷凍外科情形下血管傳熱效應的紅外模擬實驗 9.13冷凍外科情形下在體動物血管傳熱效應的紅外實驗 參考文獻第10章 低溫外科手術中的熱應力問題 10.1導言 10.2生物組織凍結及復溫過程中的熱應力 10.3生物組織在強烈冷熱作用下的應力沖擊現(xiàn)象 10.4熱應力波的理論分析 10.5非Forrier效應對生物材料冷凍過程中熱應力的影響 參考文獻第11章 冷凍外科手術過程的控制策略 11.1導言 11.2增強低溫手術殺傷效果的復合式治療方法 11.3可控制冰球生長大小的低溫冷凍探針 11.4增強低溫手術殺傷范圍的功能溶液注入法 11.5注射功能液以實現(xiàn)選擇性冷凍組織的數(shù)值模擬 11.5.1未注射功能性溶液情形 11.5.2注射高熱導率功能性溶液情形 11.5.3注射低潛熱功能性溶液情形 11.5.4溫度依賴性熱物性的影響 11.6低溫外科手術中正常組織的熱保護問題 參考文獻第12章 生物材料經(jīng)受冷凍及復溫損傷的定量評價 12.1導言 12.2快速檢測生物活性的降溫動力學曲線方法 12.3改進的測定生物組織活性的循環(huán)溫差法 12.4檢測生物樣品活性的電阻抗方法 12.5刻畫生物樣品冷熱損傷程度的熵產(chǎn)理論 12.6典型冷凍及復溫過程的熵產(chǎn)率分析 12.7刻畫由冷熱損傷引起的組織熵產(chǎn)變化及損傷度的關系式 參考文獻索引