基于 EFGM 的不规则肿瘤组织冷冻手术中生物传热相变研究

冷冻手术一直被用作根除不规则肿瘤组织的有效疗法。在此过程中会出现诸多困难，例如冷却探针释放大量冷量可能导致剧烈冷却同时损伤邻近正常组织。为保护目标肿瘤组织周边的正常组织，以受控方式释放冷却剂并辅以纳米颗粒，以调节冰球的大小与取向，同时提升探针能力。冷冻手术治疗中目标肿瘤组织发生相变。采用有效热容法模拟生物传热方程中的相变，以计入相变潜热。利用无单元伽辽金法 (EFGM) 求解生物传热方程，模拟纳米冷冻手术下生物组织的相变问题。本研究中，相较于采用球形纳米颗粒的 Leong 模型，使用含圆柱形纳米颗粒的 Murshed 模型以获得纳米流体更高热导率。展示了糊状区（即液-固界面）界面层、纳米颗粒尺寸与浓度对冻结过程的重要影响。此类问题在药物递送等生物医学治疗中有应用。在用于癌症治疗的药物递送生物流体中，纳米颗粒（如氧化铁 ($Fe_{3}O_{4}$)、氧化铝 ($Al_{2}O_{3}$) 和金 ($Au$)）的存在可使冷冻手术应用更高效。