小鼠肝肿瘤激光间质热疗损伤区域MRI研究

为了更好地选择用于治疗肝肿瘤的激光间质热疗剂量,通过体外培养肝肿瘤细胞H22,建立小鼠皮下移植肝肿瘤模型,采用4组功率（1.2/1.4/1.9/2.1 W）激光在相同加热时间（600 s）下进行肿瘤激光热疗,并于术前、术后进行磁共振扫描,观察小鼠肝肿瘤经热疗后的损伤区域磁共振成像（MRI）的变化情况.结果表明：激光热疗过程中肿瘤组织加热中心的温度随加热时间的延长而上升,且激光功率越大,温度上升幅度越大;4组功率热疗后,肿瘤内部均呈现明显的凝固坏死区域,肿瘤内部损伤区域大小和位置在MRI图中清晰可辨,与周围未发生损伤的组织边界明显;1.2/1.4/1.9 W组损伤区域较小,2.1 W组损伤区域明显较其他3组大.研究发现：不同激光功率下激光间质热疗对小鼠肝肿瘤均有治疗效果,2.1 W组效果明显;MRI对热疗损伤区域的变化情况有理想的评估价值.     

肿瘤热疗中探针加热下组织温度场演化规律的研究

研究了肿瘤热疗中实施组织温度场预示、优化加热及功率调节一体化的问题。基于新近建立的生物传热热波方程,采用双倒易边界元方法,对在一定加热方式下生物组织内的热量传递规律进行了考察。对传统Ｐｅｎｎｅｓ方程和生物传热热波方程的对比研究发现,在针对真实热疗过程中由于调节加热功率而导致的温度场演化进行模拟时,两类方程的预示结果存在明显差别,这提示了在预测和控制生物体内微小温度时所采用的精细模型应是理论基础更为严密的生物传热热波方程,且在瞬变加热作用下尤为关键。文章还研究了血液灌注率在组织温度场发生改变中的作用及其生理学意义。这些研究为建立实用的肿瘤热疗仪器打下了一定的基础。     

一种用于肿瘤热疗的温度监测和功率选择方法

采用Green函数法,获得了对具有任意空间热源项的Pennes生物传热方程的解析解,并给出基于肿瘤杀伤温度及皮表烧伤极限要求而优化热疗参数的措施.从临床实用性出发,给出利用体表温度信息监测体内温度场的关系式.对各种参数的影响研究表明了实现优化加热的可行性.该方法有助于建立无损的肿瘤热疗系统.     

激光辐照下皮肤组织中温度场的理论分析和数值模拟

基于Pennes传热方程，采用更能反映活体组织真实情况的血液灌注率和代谢热产率，从理论上分析了激光作用在生物皮肤组织时所引起的组织温度场变化，给出了皮肤组织温度变化的分析解，数值模拟了激光福照下组织的温度场分析。并讨论了激光辐照时间、组织深度以及生物组织热物性对组织温升的影响。     

激光等离子体中电子热输运现象的数值模拟

利用Fokker-Planck模拟并结合我们的数值模拟研究工作,对激光等离子体中电子非局域热输运现象进行了模拟计算与讨论.简要介绍了电子的非局域热输运的基本特性以及激光加热过程中温度烧蚀前沿稠密等离子体子区的预热效应、临界面附近的限流效应,以及冕区的反扩散与限流效应.结合Fokker-Planck模拟与相应流体模拟对比研究,探讨了限流因子的取值以及高强度激光作用下局域限流模型的局限性.     

射频加热治疗肿瘤体模实验的数值模拟

目前射频加热治疗肿瘤在临床研究方面已取得了相当大的进展 ,但在热物理方面所做的研究还较少。为了能更有效地指导临床实践 ,对射频加热治疗肿瘤的体模实验进行了描述 ,对体模内的电场和热场进行了分析 ,建立了二维的似稳电场模型和热物理模型 ,用有限元方法对体模实验进行了模拟计算 ,获得了电磁波能量在体模中的比吸收率和体模实验稳态时的温度场。模拟计算的结果和实验结果相比较达到了接近实用的精度 ,验证了该模型的合理性     

水冷效应对微波热疗有效加热体积影响的仿真分析

根据微波偶极子辐射模型和生物介质热传导方程,运用数值计算方法比较了微波偶极子辐射器在有、无水冷和不同冷却水温条件下生物介质中的有效加热体积（定义为温度在４１～４５℃范围的体积）。仿真研究表明,水冷可改善微波偶极子辐射热区温度分布,使其有效治疗体积比无水冷时增加（约３９％）。降低冷却水温（例如从１２℃降至４℃）,则相应的有效治疗体积进一步增加（约３３％）。若采取先用小功率、无水冷加热,后用大功率有循     

室内沙疗室实验阶段气固耦合热环境的数值模拟

研究室内沙疗室实验阶段空气和沙体间热量传递规律。运用计算机流体力学(CFD)技术建立了室内沙疗室实验阶段三维热物理模型及数学模型,应用Fluent软件计算了沙疗室内气固耦合传热问题,数值模拟与实验验证了空气和沙体温度场的变化。结果表明模拟与实验中空气和沙体的温度场变化规律吻合良好;与吐鲁番沙疗场相对照,模拟得到了适宜室内进行沙疗的温度稳态层及其埋沙深度;通过单口热压自然通风使室内沙疗室的空气热环境具有一定的热舒适度。因而,室内沙疗室可提供沙疗所需温度且相对舒适的热环境,为进一步完善室内沙疗系统的设计提供理论和实践依据。     

肿瘤热疗用Fe3O4磁性纳米粒子的生物相容性研究

研究用于肿瘤热疗的自制Fe3O4磁性纳米粒子的生物相容性.采用MTT试验评价其浸提液体外细胞毒性;溶血试验评价其有无溶血作用;小鼠腹腔注射Fe3O4磁性纳米粒子无菌生理盐水混悬液以测定其LD50;微核试验评价其有无致畸、致突变作用等.MTT结果显示该材料对L-929细胞毒性为0~1级,均属对细胞无毒性范畴;溶血试验中Fe3O4磁性纳米粒子的溶血率为0.514%,远小于5%,表明实验用Fe3O4磁性纳米粒子无溶血作用;昆明小鼠腹腔注射该材料混悬液,其LD50为7.57g/kg体重,其95%的可信区间为6.18~9.27g/kg体重,属实际无毒范畴,且具有较广的安全值范围.微核试验结果表明该材料对小鼠骨髓微核形成率与阴性对照组相比无显著差异,而与阳性对照CTX组相比有显著差异,可以认为该材料无致畸或致突变作用.从实验目前的研究结果来看,自制的Fe3O4磁性纳米粒子具有良好的生物相容性,在肿瘤磁流体热疗方面具有良好的应用前景.     

高效微射流阵列冷却热深的数值模拟

对一种用于大功率二极管激光条的微射流阵列冷却热沉进行了三维数值模拟．热沉以无氧\r 铜为材料，以水为冷却介质．通过对比3种k-ε湍流模型后，选用RNGk-ε湍流模型计算．结果表\r 明，在狭长区域内1 2列微射流阵列的流动与传热因受边界的影响强烈，与单孔和多孔多列浸没 式射流有很大的差别．热沉的性能受孔数、孔径、孔间距及排列位置和方式影响，其中，二列微射\r 流热沉比单列微射流热沉性能有明显的改善．     

离子(N_2~+,N~+)在阴极壁的能量变化规律的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电离子 ( N+ 2 ,N+ )轰击阴极的能量分布 ,随放电参数的变化规律进行了研究 .结果表明 :离子在阴极壁的能量分布与放电参数有关 ,即随着工作气压的增加 ,向低能区压缩 ;随着电压升高 ,向高能区蔓延 ;随气体温度的升高 ,到达阴极壁的离子 N+ 大幅度增加 ,N+ 的能量也显著提高 ;当工作气压 P<2 0 0 Pa时 ,阴极壁上 N+主要以高能粒子出现 ,但粒子数密度很低 ,随着工作气压或电压上升 ,离子 N+的密度也将减少     

一种GPS弹道辨识方法的精度仿真分析

为提高弹道修正精度,提出一种利用GPS测量数据对弹道进行辨识的方法.该方法可在降低GPS测量随机误差影响的同时,间接得到某时刻弹道倾角,为弹道预测提供初始参数.采用蒙特卡罗模拟的方法,对这种弹道辨识方法的精度进行了计算.结果表明,以目前商用单频C/A码GPS接收机的测量精度,该弹道辨识方法对落点预测的圆概率相对误差为0.09%,能够满足弹道修正引信精度要求.     

金属换热器传热过程的数学模型及应用

应用蒙特卡洛法仿真辐射式金属换热器内的辐射传热过程，建立了换热器综合传热的数学模型，利用概率论原理，把辐射能迁移过程仿真为一定累积概率分面下的随机过程，该模型能较好地反映换热器内传热过程的真实情况，可以计算出换热器内烟气、筒壁、空气的温度和壁面热流分布，以及研究烟气进口温度、换热器筒径和狭逢宽度对换热效果的影响。     

在周期激励及噪声干扰下双稳系统性态的数值模拟研究

本文利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法（ＭＣＭ），对周期激励及噪声干扰作用下双稳系统的性态进行研究．获得了系统周期形式的非平稳概率分布及位移──速度联合分布．发现它们与系统势能的某些拓扑关系．本文对跳跃和信号强度随参数变化的关系也进行了探讨．     

特征参数对DSMC方法模拟声场中颗粒碰撞的影响

直接从颗粒受力和运动出发,基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法建立颗粒碰撞模型,模拟声场中颗粒的碰撞过程,通过改变模拟条件,探讨DSMC方法中的特征参数(取样颗粒的数目权重、网格数目、时间步长)对颗粒碰撞率和计算时间的影响.结果表明:频率越大,颗粒容积份额变化越迅速,颗粒空间分布越不均匀;数目权重的增加对颗粒碰撞率影响较小,而对计算时间的影响显著,使其迅速减少;网格数目增加,碰撞率降低,计算时间则先迅速降低,随后在低频时基本不变,高频时略有上升.研究还发现:随着碰撞时间步长的增加,低频声场中碰撞率单调增加,高频声场中碰撞率先增加而后出现波动;碰撞时间步长的增加将引起计算时间减少,减少量在碰撞步长较小时最为明显.     

钚中空位对氦泡生长影响的动力学Monte Carlo研究

对于氦在金属中的行为特性研究,人们已经做了大量工作;但对于金属钚,这方面的工作仍然非常少.钚的自辐照效应可以在自身引入大量的空位和氦原子,这些空位及氦原子扩散、聚集,会对材料性能造成不良影响.本文采用动力学Monte Carlo(KMC)方法,分别建立了纯氦模型和空位模型,进行模拟研究,发现空位对氦泡生长速度、生长形态都有明显的影响.     

用逆向蒙特卡罗法分析卫星遥感中的邻近效应

采用逆向蒙特卡罗法研究了邻近效应,提出了新的数值技巧来计算向上辐射强度组分(即程辐射强度、目标强度、地气交叉辐射)．给出了一个算例,并与6S模型的计算结果进行了比较．     

IF钢退火过程中织构变化的模拟研究

应用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了ＩＦ钢退火过程中织构的变化情况，对已有的模拟方法进行了改进，引进了和取向差有关的形核和生长的概率Ｐｉｊ，模拟结果表明，低碳ＩＦ钢退火过程中织构变化遵循定向形核，选择长大的机制。     

计算机模拟Al-Cu-(Mg)-(Ag)时效初期原子分布状态

采用MonteCarlo方法模拟了时效初期Al-1．8Cu,Al-1．8Cu-0．2Ag,Al-1．8Cu-0．5Mg和AL1．8Cu-0．5Mg-0．2Ag4种合金的原子分布图．结果表明在无Mg,Ag的Al-Cu合金时效时,Cu原子有强烈丛聚的倾向,而微量Mg,Ag的加入明显抑制了Cu原子的丛聚,其中,尤以Mg的作用最为显著,并且Mg,Ag之间还存在强烈的相互作用．作者认为,微量Mg,Ag对Al-Cu合金时效过程的影响是通过抑制Cu原子丛聚而实现的．     

川西平原农田啮齿动物群落变量的模拟研究

利用Monte Carlo方法，模拟了川西平原农田啮齿动物群落变量的总和、年间和月间变动情况及统计学特征，其变量是：物种数、生物量、物种多样性和均匀性。真实群落4个变量的所有值均在模拟群落变量的95％置信区间内。物种数和物种多样性显示出了相似的变动规律。真实群落4个变量与模拟群落4个变量也显示出了相似的变动规律。当零假设为这些变量服从正态分布时，用单样本Kolmogorov-Smirnov方法检验，得到的结果与偏度和峭度显示的结果并不完全一致。结果说明，要估计一个变量的置信区间，需要有足够大的样本含量。