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磁共振成像设备特定能量吸收率研究进展与计量需求
随着磁共振成像设备从低场向高场、超高场发展,其射频场造成受检者热损伤的风险逐渐提高.特定能量吸收率作为定量评价磁共振成像设备射频场生物热效应的指标受到研究者普遍关注.本文主要阐述了电磁场数值计算方法及磁共振成像设备特定能量吸收率仿真实验的研究进展,并对特定能量吸收率计量需求进行分析.
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多孔介质对麻醉蒸发器蒸发效果影响的计算分析
研究麻醉蒸发器的多孔介质蒸发芯物理特性对蒸发的影响,为优化改进蒸发器结构提供理论依据,提高药物控制精度.通过实际测量麻醉蒸发器,用Pro/E软件建立了三维结构模型,采用CFD方法,利用FLUENT软件分析多孔介质物性对蒸发器工作性能以及麻醉药物蒸发与空气混合情况的影响.在计算分析中采用湍流随机跟踪方法,对麻醉药物蒸发雾滴在多孔介质区域的运动进行轨迹追踪,得到了蒸发器多孔介质区域内气体速度场变化,麻醉药物挥发以及与稀释气体混合过程中浓度场变化等.结果表明,多孔介质孔隙率、流动阻力对药物蒸发以及药物蒸气与稀释气体混合过程有较大影响,终影响蒸发药物浓度的稳定性与精确性.多孔介质的存在减缓了蒸发器内部稀释气体的流动速度,使流动阻力增加.多孔介质的孔隙率越大药物的蒸发量与稀释气体的混合均匀性越高.并且在多孔介质区域内存在挥发吸热过程,需要根据药物大蒸发量来确定温度补偿范围,以确保麻醉蒸发器药物浓度输出的稳定性和精确性.
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双激励线圈磁感应断层成像的可行性研究
研究磁感应断层成像中两个激励线圈相对于单个激励线圈时增强被测对象内部磁感应强度的可行性.利用电磁场数值计算软件Comsol Multiphysics,在三维球形头模型外周设置单个激励线圈或呈不同夹角的两个激励线圈(夹角分别设置为30°、60°、90°、120°、150°、180°),分别计算中心有病变组织和无病变组织时中心位置的磁感应强度,并加以比较.中心无病变组织时,除夹角为180°外,中心位置的磁感应强度约为单激励线圈的2倍；中心有病变组织时,除夹角为180°外,随夹角增大中心位置的磁感应强度从单激励线圈的2倍开始逐渐增大；除夹角为180°外,有病变和无病变时中心位置的磁感应强度的变化量随夹角的增大而逐渐减小,但是夹角小于90°时该变化量大于单激励线圈的变化量.两激励线圈夹角为180°时,无论中心有无病变组织,中心位置的磁感应强度均减小.结果表明:双激励线圈较单激励线圈有可能增大被测对象内的磁感应强度；通过合理选择双激励线圈的夹角,有可能放大被测对象内部病变组织导致的磁感应强度的变化；两者均可改善磁感应断层成像.
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使用简化分割和重建的数字人体模型进行肝部肿瘤射频切除剂量评估的比较研究
肝肿瘤射频切除的重点在于控制射频照射的剂量和位置.通过取得病人临床医学影像图片,进行分割和三维数字人体模型重建工作,并使用电磁场数值计算的方法进行治疗前的剂量评估是射频切除效果的关键.针对减少临床医学影像的分割和构建高精度数字人体模型的工作负担的目的,提出了使用简单分割的人体模型进行剂量评估的方法.并使用电磁场计算软件,对使用高精度、高分割度的数字人体模型和简化人体模型进行了肝部肿瘤射频照射的电磁场能量分布的比较.结果证明使用简化的人体模型的计算结果与使用高精度、高分割度的人体模型的计算结果相差不大.
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会计电算化下如何加强内部控制制度
在我国,会计电算化已有十余年的历史,进入90年代以来,随着计算机技术的迅猛发展,会计电算化也由简单的数值计算发展到全面数值核算,进而到具有人工智能的会计管理信息系统阶段,会计电算化进一步向深层次发展,这些变革给企业带来巨大效益的同时,也给企业的内部控制带来更严峻的考验.
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数学实验教学新模式
数学实验教学是指恰当运用数学实验,创设问题情境,引导学生参与实践,自主探索,合作交流,而发现问题,提出猜想,验证猜想和创造性解决问题的教学活动.随着时代的发展,教育观念在更新,在提倡素质教育多年的今天,我们不得不重新审视传统的教育教学模式,探索各种有益的教学补充形式.数学实验是以数学建模与数值计算为核心内容,它将数学知识、数学建模与计算机应用三者有机结合,融为一体,使学生掌握数学实验的基本想想与方法,从问题出发,运用所学的数学知识,通过学生亲自动手和设计,建立数学模型,使用计算机并利用数学软件解决实际问题,从而培养学生的创新意识、动手能力,提高学生的数学素质.
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计算机编目与机读目录的利用
计算机化的编目,是利用计算机来解决图书资料数量大与加工整理查询困难之间的矛盾.计算机是编目的工具,其特点是:目录数据存贮量大,需要永久保存;逻辑运算功能强,处理的是语言信息,需要进行大量的字符运算,这同于情报检索,而大大异于数值计算;不断大量的输入输出:一次输入多次输出;如果联机查询,同时接待大量用户,远距离存贮,能及时修正查询结果.机读目录的编制,能更好地服务于图书馆工作及读者群.
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单微颗粒在血管内运动状态的力学分析
目的 分析单个微颗粒在血管内的受力情况及影响其运动状态的因素.方法 以靶向给药中血管流体中的微颗粒为研究对象,将血管模型简化成平行平板流动腔内的泊肃叶流动,依次分析单个微颗粒在流场中所受各个力的具体计算方法,通过力与力矩平衡条件列出微颗粒运动状态的方程,利用数值计算方法得到微颗粒所受力与颗粒粒径、流体流量之间的关系以及临界运动状态时粒径与流量的关系.结果 流量增加和微颗粒粒径越大,微颗粒越容易滚动、滑移和上升;在流量和粒径关系图上,上升运动的临界线要高于滑移运动的临界线,而滚动运动临界线处于下方.结论 对于人体血液流量,微颗粒不会做上升运动.随着流量减少,一定粒径的颗粒可以从滑移运动过渡到纯滚动运动,在有弹性变形的情形下会出现完全静止.恰当选择颗粒的粒径及颗粒的表面黏附度对药物颗粒通过血液输送到达标靶位置至关重要.
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软骨细胞力学环境的跨尺度计算
目的 通过跨尺度计算,比较表层和深层软骨细胞的周边力学环境.方法 建立软骨细胞两相力学模型,将软骨两相力学模型里的结果映射到细胞模型对应边界上作为边界条件.计算细胞模型得到软骨细胞的周边力学环境并进行分析.结果 深层软骨细胞及周边应力比表层细胞的小一半,但都远小于细胞外的应力.软骨细胞周围基质( pericellular matrix,PCM)承担了细胞外的高应力,显著降低了细胞内的应力.两处细胞周围的间隙流动方向完全相反.结论 软骨承载能力使深层软骨细胞附近应力显著降低,保护了深层软骨细胞及软骨下骨.PCM承担了细胞外围高应力,保证了软骨细胞生存工作所需的低应力环境.两处细胞周围相反的间隙流动支持了由表层关节液渗透及软骨下骨营养泵入构成的软骨双向营养供给学说.
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血流与动脉壁的流固耦合研究
动脉血管疾病与血流动力学之间存在密切的关系,研究动脉血管中血液的流动对于从力学角度解释和发现病因具有非常重要的意义.动脉血管流固耦合是血流动力学研究的热点和难点,在总结和分析研究现状的同时,指出了目前存在的问题,并在此基础上结合临床诊断和治疗的需要,提出今后研究中需要解决的问题以及相应的数值计算发展的方向.
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方形孔结构细胞支架非线性流固耦合数值计算
目的 讨论三维方形孔细胞支架不同孔隙率和不同孔半径的对细胞表面固体场和流体场的影响,以及将多孔支架视为刚性体和非线性变形体对计算结果的影响.方法 采用一种直接耦合解法和和两种间接耦合解法,两种间接耦合解法分别是有限原法(固体模型)与有限差分法(流体模型)耦合、有限原法(固体模型)与有限体积法(流体模型)耦合.对3种流同耦合计算方法的可靠性进行验证.结果 通过对构建的12种模型的计算(50、100和150 μm三种边长和61%、65%、77%和84%四种孔隙率),获得了固体模型的应力场、应变场和位移场和流体模型的静压、速度、壁面剪应力和切变率,并对结果进行了比较分析.结论 将多孔支架视为刚性体和非线性变形体计算结果有一定差别;孔隙率一定时不同孔半径以及孔半径一定时不同孔隙率条件下对固体场和流体场都有不同程度的影响.
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髌股关节软骨固-液二相性特性的生物力学研究
髌股关节软骨为覆盖在髌股关节表面的一层光亮结缔组织,是一种由固相和液相组成的二相性材料.髌股关节软骨疾病是骨科和运动创伤中的常见病,异常机械应力是造成髌股关节软骨损伤的直接原因.国内外许多学者对机械应力作用下髌股关节软骨内的应力及变形进行了数值计算及实验分析.但是,在前述的数值计算中,为简化计算,一般将关节软骨作为线弹性固体处理.
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脂质的浓度极化现象及其对动脉狭窄血管段内脂质吸收率的影响
我们提出了"脂质浓度极化现象"这一假说来解释动脉粥样硬化的局部性现象.该假说述之如下:由于血管内浓度极化现象的产生,在整个人体动脉血管树中,即便有害脂质的本体浓度均一,该类脂质在血管内壁表面浓度并不一定是均一的,它将会受到局部血流流场的影响.在血流滞止区、涡漩缓流区、以及低剪切率流动区,致动脉粥样性脂质的壁面浓度会高于动脉树中的层流高速血流区.我们认为,致动脉粥样性脂质的壁面浓度的局部差异是引发动脉粥样硬化局部性的一个很重要的因素.为了验证这一假说,我们设计了一动脉狭窄血管段来研究该狭窄后受到扰动的血流对脂质传输的影响.我们首先用数值计算的方法模拟了动脉狭窄中脂质(LDL)在血流中向动脉壁的传输.而后我们用实验来验证了计算结果.
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Excel在肿瘤药敏实验数据处理中的应用
肿瘤药物敏感性实验目的是在多种化疗药物中筛选出的优药物,实验中会涉及多种药物,每种药物有不同浓度,作用在不同的细胞株上,因此实验数据量往往很大,特别是需要联合用药时数据量更大.数据处理特点是量大、重复、繁琐,用计算器不方便.利用电子表格Excel软件,把所有实验数据统一输入后,利用其强大的数据处理功能,快速准确地进行计算、统计分析、制图和数值计算,大大提高了工作效率.本文结合实际实验数据的处理[1～3],讨论如下.
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基于MATLAB的高等数学立体化教学
介绍了MATLAB软件在数值计算、图形处理、数据分析等方面的应用,为高等数学的立体化教学提供了平台,值得在数学教学中应用和推广.
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坐骨神经损伤的三维有限元分析
建立坐骨神经损伤三维有限元模型，以三维有限元分析软件计算吻合口处应力和位移，为坐骨神经损伤移植提供生物力学实验基础。建立5、10、15、20 mm 坐骨神经损伤以自体神经移植三维有限元模型，分别对各受力模型施加10 N 拉伸载荷，以有限元软件（PROE5．0）计算吻合口周围各测点的应力和位移值。在相同载荷作用下模拟坐骨神经损伤以自体神经5 mm 移植组大应力大于以自体神经移植10、15、20 mm移植组。在10 kf 作用下，模拟坐骨神经损伤以自体神经20 mm 移植模型组大位移大于以自体神经15、10、5 mm 移植组。以三维有限元法对坐骨经损伤模型进行数值计算是可行的。
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计算机在临床医学中的应用
计算机具有运算速度快、存储容量大、具有记忆功能、逻辑分析能力等特点,因此,在临床医学数值计算、数据处理、过程控制、智能模拟方面具有很广泛的应用.1 专题讨论
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在C、C++中调用Matlab
Matlab是美国Math Works公司的产品,是一种以矩阵为基本编程单位的高效数值计算语言.Matlab集科学计算、图像处理、声音处理于一体,为用户提供了丰富的Windows图形界面设计方法,使用户能够在利用其强大数值计算功能的同时设计出友好的图形界面.Matlab已经被证明是在应用数学、物理、工程学和其它涉及复杂数值计算等应用领域中解决题的优秀工具.Matlab能够在Win95/98、Win2000、Linux和Unix等多种操作系统平台上运行.
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多孔介质对麻醉蒸发器传热传质效果影响的计算分析
目的:研究某型部分填充多孔介质麻醉蒸发器工作原理,并对其结构进行实际测量.利用Darcy扩展方程和N-S方程及能量和组分传递方程分别对多孔介质区域和纯流体区域建立数学模型,分析不同孔隙率下的平均传热传质速率随渗透率的变化.方法:文中采用运用CFD方法分析了多孔介质材料对麻醉蒸发器蒸发效果的影响,并且论述了在蒸发器多孔介质区域内麻醉药液与载气相遇、混合、蒸发过程的变化状况.假定麻醉药物蒸发雾滴与稀释气体存在热交换和动量的相互作用,忽略重力和剪切力在雾滴运动过程当中对其的影响效果,利用湍流随机趾踪模型追踪了在多孔介质区域中的气液两相流离散项麻醉药物蒸发雾滴的运动状况.结果:通过计算得到了不同状态下蒸发器多孔介质区域内气体速度场、密度、麻醉药物质量分数、药物浓度、比热变化,药物浓度场在与稀释气体混合过程中的变化以及麻醉药物挥发等结果.结论:数值模拟结果表明多孔介质特性、渗透率、孔隙率对麻醉蒸发器腔体内传热传质存在不可忽略的影响.
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基于超弹性模型的动脉血管数值计算
目的:实验研究表明,血管在周向与轴向两种单轴向拉伸作用下表现出不同的力学特性,本文通过对血管单轴拉伸的数值计算,给出分别适用于周向和轴向荷载的模拟方法.方法:基于超弹性本构模型对轴向和周向两种单轴拉伸作用下血管的应力-应变关系进行数值计算,并结合血管组织结构特点及模型适用范围对结果进行分析,同时通过数值计算对Holzapfel-Gasser-Ogden模型中的各向异性参数对结果的影响展开讨论.结果:计算结果显示单一使用各向同性超弹性应变势函数无法准确完整的模拟两种情况下的单轴拉伸实验,周向拉伸采用各向同性超弹性本构模型的数值结果较好的吻合实验,而轴向拉伸宜采用Holzapfel-Gasser-Ogden模型.Holzapfel-Gasser-Ogden模型中各向异性参数γ描述血管中两组增强纤维主方向的分散程度,γ值越大即纤维平均主方向与轴向加载方向夹角越小,在外荷载作用下越容易使得纤维旋转到荷载方向;参数κ描述血管中每组增强纤维主方向上纤维的分散程度,κ值越大,纤维在基体中分散越广泛,材料性子越接近纤维,宏观表现越硬.结论:本文基于超弹性本构模型对轴向和周向两种单轴拉伸作用下血管的应力应变关系进行数值计算,提出分别用多项式形式的各向同性超弹性本构模型数值计算周向荷载作用下应力应变关系、Holzapfel-Gasser-Ogden各向异性超弹性本构模型数值模拟轴向荷载下力学性质,数值结果与实验吻合较好,为心血管系统的数值模拟提供指导,对血管系统的力学机制和临床研究具有重要意义.
