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第1章 绪论1

导言1

肿瘤治疗的现实需求1

肿瘤热疗的起源及研究现状2

肿瘤热疗的物理学及医学生物学机制4

热疗方法及热疗设备6

肿瘤热疗存在的问题及展望6

参考文献6

第2章 实现肿瘤热疗仪器的典型技术途径8

导言8

微波热疗技术8

超声热疗技术10

射频热疗技术11

循环热介质加热技术12

激光诱导间质热疗技术13

全身热疗技术13

参考文献15

第3章 肿瘤热疗中的温度监测方法17

导言17

肿瘤热疗中选择性加热的意义18

热疗中温度监控方法分类19

局部体温监测法19

影像监测技术19

数学模型预测法20

肿瘤热疗中的局部测温技术21

监测热疗过程的电阻抗测温法22

血管介入加热式全身热疗中的血液测温方法23

监测热疗的超声成像方法25

监测热疗过程的磁共振成像法26

监测热疗过程的微波辐射测温法27

监测肿瘤热疗过程的红外测温方法28

结合体表测量及数值计算的温度场无损重建方法30

参考文献32

第4章 生物传热传质的特点及基本模型34

导言34

生物传热的复杂特点34

生物组织的局部传热问题刻画及其应用35

经典Pennes生物传热模型及其应用特点36

生物系统的热调节问题39

微尺度生物传热问题及其应用42

多尺度热响应问题的处理方法46

多尺度热响应问题的提出46

多尺度热响应问题的理论研究方法47

多尺度热响应问题的测量技术48

参考文献51

第5章 肿瘤高温热疗中组织传热问题的分析求解方法56

导言56

求解生物传热问题的分离变量法56

求解生物传热问题的Green函数法及其在前列腺热疗中的应用58

求解复杂生物传热问题的通用性Green函数法68

三维生物传热问题的Green函数解71

典型生物传热案例分析74

体表为第二类边界条件的传热分析74

体表为第三类边界条件的传热分析80

体表随机加热条件下组织温度涨落82

由生物节律导致的组织温度涨落83

热疗中的三维温度场84

活体组织温度涨落模型及其理论求解86

参考文献92

第6章 高温肿瘤热疗中组织传热问题的数值计算方法94

导言94

模拟多维生物传热问题的MonteCarlo方法94

算法背景94

MonteCarlo算法及肿瘤热疗中组织温度预示95

基于MonteCarlo方法的生物传热算例分析102

算法的校验103

组织受空间加热的传热问题103

肿瘤组织的传热问题106

种子数及随机试验次数对计算结果的影响106

基于吸收格式的MonteCarlo算法108

非线性边界条件的处理方法111

求解生物传热方程的双倒易边界元方法112

肿瘤温度预示中的不确定性问题114

肿瘤热疗中血管传热效应的数值模拟118

肿瘤与血管的关系118

高温热疗中的大血管效应120

含大血管组织传热模型及求解方法121

典型血管传热效应分析125

参考文献128

第7章 基于热流体介质加热的肿瘤热疗方法132

导言132

基于闭式高温蒸汽加热的热疗探针技术132

高温蒸汽热疗探针系统工作原理132

高温蒸汽热疗探针对组织加热幅度的理论评估134

高温蒸汽热疗探针性能的实验评估137

基于经皮流体注射的肿瘤热疗方法138

经皮注射肿瘤热疗方法中的流体输运问题139

计算结果及讨论146

经皮注射高温盐水热疗方法中的器械设计问题150

经皮高温盐水疗法的组织传热问题分析154

高温盐水传播速度和位置的确定154

传热控制方程155

计算中的网格生成158

计算参数的选取158

经皮高温盐水加热特性试验及组织传热计算模型评估158

经皮注射热消融的红外影像监测实验170

参考文献175

第8章 射频加热式肿瘤热疗方法176

导言176

射频热疗电磁场及温度场方程176

射频热疗技术的发展178

脉冲式射频电极179

偶极子射频电极179

内冷式射频电极179

阵列式射频电极180

射频热疗增强技术181

参考文献184

第9章 光学加热法肿瘤热疗中的基础与应用问题186

导言186

激光汽化活体生物组织的传热过程分析186

激光在组织中的传输规律对组织热响应的影响189

血液灌注率的影响191

边界冷却条件的影响192

激光诱导间质热疗中的血管传热模拟问题193

激光与含大血管组织作用时的光学传输物理模型195

激光-血管-组织相互作用的MonteCarlo模拟方法196

光子传输方程196

光子的发射198

光子步长199

移动光子199

判断光子是否到达界面200

界面处的穿透和反射201

光子吸收和反射204

光子终止205

吸收光子权值与内热源的转换关系205

激光作用下含大血管组织中的血液流动及传热模型206

激光与含大血管组织相互热作用的典型规律208

组织内含有单根大血管且激光束照射组织外表面情形208

组织内含有逆流动静脉血管对且激光束照射组织外表面情形211

组织内含有单根大血管且激光通过光纤插入组织内部进行加热情形214

组织内含逆流动静脉血管对且激光光纤插入组织内进行加热的情形218

激光加热导致的血液自然对流221

低功率激光与含大血管组织相互热作用的红外模拟试验223

高功率激光与含大血管组织相互热作用的红外模拟试验229

基于激光切除冻结肿瘤组织的手术方法235

激光光动力学疗法236

光动力治疗中组织内激光传播的MonteCarlo模拟方法237

光敏剂浓度的计算239

计算参数的选取239

两类典型光纤照射下光化学反应结果239

采用光纤端面照射239

采用光纤侧面均匀照射245

两类光纤照射下的PDT过程对比249

光化学疗法中的激光热效应250

激光诱导间质热疗的深低温流体冷却方法251

参考文献254

第10章 超声加热肿瘤热疗中的基础与应用问题258

导言258

声场方程及温度场方程258

几类典型的用于热疗的超声换能器260

平面换能器260

聚焦换能器261

相控阵换能器263

介入式超声热疗技术264

超声腔内热疗技术264

超声间隙热疗技术265

高强度聚焦超声热疗技术266

超声加热治疗中的温度无损监测267

参考文献269

第11章 基于热化学反应的高强度靶向消融方法271

导言271

肿瘤热疗医学的困境及新思路271

基于酸碱中和反应的高强度肿瘤靶向热消融法272

基本原理272

酸碱中和释热反应热疗原理性实验274

酸碱中和反应热消融方法的发展态势277

具有局部高强度释热效应的碱金属热消融方法278

碱金属热消融原理278

碱金属热消融法升温特性典型实验280

碱金属热疗剂量问题285

碱金属热消融法的发展态势287

肿瘤治疗中疗效与低价化矛盾的对立统一288

先进肿瘤治疗设备低价化前景展望289

参考文献290

第12章 肿瘤全身热疗学中的基础与应用问题291

导言291

体温升高与人体免疫力的关系291

肿瘤全身热疗研究概况292

体外循环加热式全身热疗方法294

典型全身热疗方法加热效果的理论评估295

理论模型296

模型求解299

典型算例及讨论299

血管介入加热式肿瘤全身热疗方法303

模拟测试平台304

加热探针加热能力试验评估306

探针热损伤及血流动力学参数测定306

血管介入式全身热疗升温性能评估307

血管介入加热探针加热能力理论评估310

血管介入式全身热疗方法动物实验研究312

实验材料和方法312

动物实验结果314

刻画全身热疗方法的房室理论模型318

数学模型320

体温调节控制系统326

求解方法327

计算结果分析330

全身热疗中的体温监测问题335

参考文献342

第13章 肿瘤纳米热疗学346

导言346

纳米肿瘤热疗学概况346

纳米热疗中的材料选择与输运问题348

磁性纳米颗粒及其产热特点350

磁性纳米颗粒的种类及其制作方法352

磁流体353

磁性脂质体353

磁性玻璃陶瓷纳米颗粒354

外加磁场的参数选择及热疗仪的设计355

肿瘤治疗效果评估356

纳米肿瘤热疗温度场预示357

基于纳米颗粒的射频适形治疗360

肿瘤纳米热疗法在体研究361

基于其他热诱发方式的纳米热疗方法362

近红外诱导的纳米热疗362

超声诱导的纳米热疗364

纳米热疗学中的基础科学问题365

参考文献366

第14章 肿瘤热疗过程的优化策略及高温损伤特性的定量评估370

导言370

肿瘤热疗中的温度监测及功率选择问题370

热疗参数优化及温度测定372

热疗参数选择372

温度场的无损监测372

定量刻画热损伤过程的速率理论373

速率系数确定376

定量刻画生物组织受热损伤度的熵产理论377

生物活体组织的熵产率控制方程378

参考文献380