摘要：目的通过有限元分析,给出低温手术过程组织三维瞬态温度场;考察人体血液灌注和代谢产热对其影响,为优化设计冷刀提供参考。方法充分考虑组织物性和内热源的非线性,使用基于有限容积法的大型商业有限元软件Ansys求解描述低温手术过程组织传热问题的经典生物传热方程。结果考虑血液灌注和代谢产热后,组织局部降/复温速率降低、所经历的最低温度绝对数值减少;对应时刻,组织内局部温度梯度增加;相同手术方案下,组织内冻结区域减小,且冰球生长过程减慢。结论人体血液灌注和代谢产热对低温手术过程影响显著,体外实验由于无法模拟血液灌注和代谢产热效果而对冷刀的优化设计作用有限,必须进行在体实验以优化冷刀及其相应的低温手术方案。

摘要：基于已有实验数据，建立了人体血液灌注率和代谢产热在冷热疗温区内（-175-75℃）的温度依赖关系式。通过数值模拟，研究了人体血液灌注率和代谢产热的温度依赖性对于低温手术过程组织瞬态温度场的影响。结果表明，忽略其温度依赖性，将会导致低温手术过程组织内部相界面和临界等温面被过小估计，从而在临床实际低温手术过程中导致过多正常组织损伤。低温手术过程的优化设计，必须充分考虑人体血液灌注率和代谢产热的温度非线性。

摘要：目的建立能模拟人股骨头坏死(osteonecrosis of femoral head,ONFH)病理生理过程的实验动物模型,旨在实验动物水平评价其治疗价值。方法在计算机辅助设计下,采用FLUENT6.2软件对探针置入股骨头后内部温度场分布进行三维有限元分析,设计出可最大化ONFH面积,最小化周围组织损伤的低温手术过程,即在0.5MPa加压液氮下,冷冻6.5min,复温5min至2℃,再次冷冻6.5min。采用上海交通大学生命学院等自主研发的液氮低温冷冻系统,按模拟得到的最佳手术方案建立10只三足犬ONFH动物模型,同时2只假冷冻组作为对照组,通过影像学和病理组织学观察,以确认模型的合理性。结果模拟结果与实验中测股骨头边界的降温曲线基本吻合。于1周后病理组织学观察,实验组股骨头髓腔内有核细胞死亡,局部血管破裂。对照组未见异常改变。实验组余9只继续观察,其中超过3个月的5只X线片和MRI均显示股骨头轻度变形,囊性变,股骨头内部密度不均,呈典型的Ficat Ⅲ期改变,其余4只动物仍在继续观察中。对照组无异常改变。结论应用计算机辅助下的低温手术可建立进展至股骨头塌陷的三足犬ONFH模型。

摘要：在应用低温外科方法对人体深部的肿瘤进行杀伤时，既要有最大的杀伤效果，又要有保证周围正常组织（特别是一些重要器官）能免受冷冻伤害，近年来出现了热保护系统。本文对热保护问题进行了分析，提出了模型、计算方法，并给出了计算结果和安全区与危险区的范围，这为外科医生设计低温手术方案（如低温探头的尺寸、数量及放置位置等）提供了方法。