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如何利用大脑简化温度预测的分层传热模型

来源:互联网 作者:118期刊网 本文地址:http://www.118qikan.com/bylw/6769.html 发布时间:2018-10-12 01:42:05

1简化脑分层传热模型的建立与应用


建立简化脑分层模型的理论依据是根据结构特征和参数特征将大脑划分为不同的物理层,然后通过解析方程分析每层的分析性质。


在理论研究中,由于人脑结构非常复杂,各层的组织特征不尽相同,因此简化和近似脑脑分层模型更为常见。洪州和他的团队通过将人脑分为三层头皮,颅骨和脑实质,形成了圆形表面的二维模型,并分配了每层的电导率来预测人体头部的潜在分布。已经实现了良好的预测效果。后来,一些学者对球或半球模型进行了改进,并将其替换为椭圆体或椭圆体,但改进并不明显。


在低温治疗领域,朱和她的团队提出了一种基于PENNES传热模型的脑半球传热简化模型,并将大脑分为三部分:头皮,颅骨和脑组织,并假设热量在三个热量该部位的分布是均匀的,正常人头皮头皮,颅骨和脑实质的统计热参数被分配到模型的相应层,因此希望该模型将应用于预测 - soXu他的团队还建立了一个基于PENNES传热模型的大脑半球传热的简化模型也是一个三层模型,但他们通过分离层的热量梯度来考虑热梯度的影响将每个层分成几个部分。半球形模型。使用有限元方法求解每个部件以改善热分布。


2简化脑分层传热模型的缺点和不足


基于PENNES传热方程,利用简化的脑分层模型预测选择性低温治疗期间大脑的内部温度,在理论研究中取得了一些进展和突破。研究人员分析了不同球形直径的不同模型中颅骨的内部分布。并结合动物实验。然而,使用这种简化的脑分层模型存在明显的缺点和不足,主要体现在以下几点:


(1)简化的脑分层模型没有考虑脑脊液层对大脑传热特性的影响。


脑脊液(CSF)是一种无色透明的液体,充满动物的心室。脑脊液的主要功能是提供脑细胞营养,及时带走代谢废物,调节颅内压,形成完整的液垫,避免脑实质与颅骨直接接触,缓冲振动。在脑的简化分层模型中,脑脊液层一般被归类为脑实质,但根据临床和实验数据,脑脊液的代谢率与血液灌注率和脑的实质性差异更为明显。


(2)简化的脑分层模型不能反映真实大脑的内部温度分布。


简化的脑分层模型通过球面坐标模拟每层的温度分布。结果,在半球的同一球面路径上的各个点处形成的面的温度是相同的。真正的人类大脑既不是半球形结构也不是椭球形结构。人脑的表面充满了脑沟和脑回。大脑的纵向分裂将大脑分为左脑和右脑。简化的脑模型不能准确反映大脑的温度分布。此外,在临床选择性低温治疗中,医务人员通常仅测量几个特定点的温度,例如右额叶前额叶表面下方的点,并且不关心不同球体上的分布。


(3)简化的脑分层模型不考虑年龄,种族和性别的差异。


当患者接受亚低温治疗时,治疗策略和温度深度选择因人而异。不同年龄和种族的大脑形状不同,不同的患者处于不同的伤害和麻醉状态。大脑的大脑参数也不同。朱和她的团队使用了统计数据

在简化的脑分层模型的模拟中,正常的人体结构参数和热参数的ge,但实际的参数值是未知的,因此获得的大脑的内部温度分布仅在于它具有统计学信息并且不提供预测值 在低温治疗期间特定患者的大脑内部温度。由于大脑简化分层的缺点和不足,为了真实地反映不同患者大脑的内部温度,有必要建立一个真实的 基于不同患者大脑的脑分层模型。


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