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