低温冷冻皮肤组织仿真实验结果分析.pdf

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1、—4699-2014年1月中国医学物理学杂志Jan．，2014第31卷第1期ChineseJournalofMedicalPhVo1．31．NO．1低温冷冻皮肤组织仿真实验结果分析赵艳哲，孙杰，王克玉(1．山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东济南250061；2．山东大学齐鲁医院，山东济南250012)摘要：目的：低温液氮冷冻是治疗色斑、疱疹、鸡眼、疣、血管瘤等各种皮肤疾病的有效手段，然而。液氮冷冻的临床应用大多凭经验进行，无法根据不同的病灶特点实现对冷冻区域、冷冻面积、冷冻时间、冷冻复温循环次数等的精确控制，为此，对液氮冷冻皮肤组织

2、进行仿真分析。方法：根据皮肤组织的解剖模型，建立皮肤组织分层的三维模型，采用Pennes生物传热方程，借助于Fluent有限元软件，模拟皮肤组织在液氮冷冻条件下的温度变化，对液氮冷冻皮肤组织的温度变化特性进行研究。结果：给出了稳态条件下的温度分布云图及温度分布曲线。由于有效冷冻温度为一40'C，稳态时．在水平方向有效冷冻半径约为0．75mm，竖直方向上有效冷冻半径为1．25mm；在记录一定时间内不同点不同时刻的温度时．对比了不同位置处温度的变化趋势，即在离冷源相同距离的情况下，由于表面皮肤与空气换热的影响．竖直方向的温度普遍低于水平方向的温度。结论：模拟了

3、皮肤组织在液氮冷冻条件下的温度变化情况，并找出最佳冷冻区域，对临床治疗和液氮冷冻装置的研发提供了理论依据。关键词：皮肤组织；传热模型；液氮冷冻；温度变化DOI编码：doi：10．3969~．issn．1005—202X．2014．01．023中图分类号：R616_3文献标识码：A文章编号：1005—202X(2014)01—4699—05AnalysisofLowTemperatureFreezingSkinTissueSimulationZHAOYan—zhe，SUNJie，WANGKe—yu(1．KeyLaboratoryofHighEficiency

4、andCleanMechanicalManufacture，MinistryofEducation，SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，ShandongJinan250061，China；2．QiluHospitalofShandongUniversity，ShandongJinan250012，China)Abstract：Objective：Cryogenicliquidnitrogenrefrigeration(CLNR)isanefectivemeansofcuringskindisea

5、sessuchasmottling，herpes，com，wart，hemang"omaeta1．Atpresent，clinicalapplicationoftheCLNRmethodismostlyimplementedbasedonexperience，thisbringsgreatdificultiesforpreciselycontrollingthekeycuringelements，forinstance，frozenarea、frozentimeandfreezingthawingcycleseta1．Tosolvethisproblem，

6、simulatedanalysisonskintissueisproceeded．Methods：accordingtoanatomicalmodelofskintissue，3Dheattransfermodelofskintissueissetuptodescribeitsfreezingprocess．Pennesbioheatequationisadoptedinthemode1．Withthehelpoffluentsoftware，tempera~'evariationissimulatedundertheconditionoftheskint

7、issueinliquidnitrogenfreezing．Temperaturesvariationcharacteristicsarediscussed．Results：temperaturesdistributioncloudandcurveonthesteadyandtransientstatesisgiven．Accordingtotheeffectivetemperature，whichis一40~C，efectiveradiusoffrozeninthehorizontaldirectioniS0．75Inln，whileintheve~ic

8、aldirectionis1．25rnlT1．Thesedatar