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有关超声驻波法医学应用若干模式的理论分析及工程实现

作　者: 王晓庆
导　师: 罗致诚
学　校: 中国协和医科大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 驻波场红细胞分离装置肝组织超声换能器血细胞分离超声辐射细胞分离方法功率密度血球
分类号: D919
类　型: 博士论文
年　份: 1991年
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内容摘要

超声驻波是超声干涉波的一种特殊形式。以往有关超声驻波在生物医学领域中的理论研究和应用研究不仅缺乏全面性，而且对许多方面没有明确的认识，有时甚至呈现出矛盾。为了能够在生物医学领域中系统地阐明超声驻波的作用，尤其利用超声驻波特异性的作用解决现代医学中的前沿问题，本论文对超声驻波进行了有关的基础和应用方面的研究。超声驻波的特性使其在作用于血液和软组织时表现出不同的效应。因此研究超声驻波与生物组织的相互作用也因而分成两种情况。本论文关于超声驻波在血液方面的研究旨在提出一种实用的血液分离方法，为现代医学中的自体血液回输、血液制品制备等找到一种价格低康、性能优异的有效方法。鉴于前入有关研究的缺陷，本论文首先对超声驻波场中红细胞沉降加快的现象进行了理论上的详细分析。从而实现了对这一过程完整的数学、物理描述，为超声驻波血细胞分离方法的工程优化奠定理论基础。基于上述的理论分析，本论文以满足临床要求为目的——设计了能够大量、快速分离血细胞的超声驻波血细胞分离装置。该装置采用了新的声学设计，并通过适当选定参数，使超声柱面驻波的汇聚作用与血液对超声的衰减达到最大程度上的弥补，使血细胞受超声辐射的剂量降低到了最低水平。对优化设计的超声驻波血细胞分离装置的实验表明，血细胞的生化参数，生理功能未受到超声辐射的影响。这一新的血细胞分离方法的建立将为临床自体血液回输、血浆制品的制备等领域提供新的手段，从根本上改变离心机价格昂贵、体积庞大、容易损坏、维修复杂的现有状况。本论文关于超声驻波与软组织相互作用的研究旨在对超声治疗肿瘤提出一种新的见解，阐明在超声治疗过程中目前未见解释的一些现象，从而寻求到一种有别于已有文献报导，可望在采用远低于目前国内外有关研究所用超声强度的前提下，具有空问定位准确、边界清晰的治疗方法。为此，本文在对高强度聚焦超声作用组织时所出现损伤区提前等现象和超声驻波对组织所产生的破坏性作用进行分析之后，进一步提出了以超声驻波治疗癌症的具体构想，从理论上对可控区域性超声驻波的可能性作了论证，并实现了难度较高的工程设计方案。本论文对采用这种实验装置所形成的区域超声驻波进行了实验观察并用此装置对离体肝细织作了初步实验，获得了与理论预期相一致的结果，提供了可信的依据。本论文的工作对其它方面的有关研究也将有所裨益。

全文目录

ABSTRACT  6-8
摘要  8-9
本文的命题与总体设想  9-13
第一篇超声驻波红细胞分离法的优化研究  13-89
  第一章问题的提出  13-18
    §Ⅰ-1-1 临床对自体血液回输装置的要求  13-17
    §Ⅰ-1-2 生物制品制备和成分输血对血液分离的要求  17-18
  第二章生物组织中超声驻波现象的发现与血细胞驻波分商法  18-24
    §Ⅰ-2-1 超声驻波与生物组织间的作用  18-20
    §Ⅰ-2-2 有关超声驻波血液分离法的研究  20-24
  第三章文献关于超声驻波场中红细胞行为的分析  24-29
    §Ⅰ-3-1 红细胞在驻波场中的受力情况分析  24-27
    §Ⅰ-3-2 关于红细胞沉降过程的分析  27-29
  第四章本文对超声驻波场中血沉加快现象作出的理论分析  29-53
    §Ⅰ-4-1 超声驻波场中红细胞沉降的不平衡连通器模型  29-32
    §Ⅰ-4-2 超声驻波场中血沉加快的基本理论关系式  32-39
    §Ⅰ-4-3 超声驻波分离法与离心法的比较  39-41
    §Ⅰ-4-4 与基本理论关系式有关的若干细节问题  41-47
    §Ⅰ-4-5 考虑超声驻波法血细胞分离实际过程应作的补充和说明  47-48
    §Ⅰ-4-6 若干理论分析要点的验证  48-53
  第五章血液分离装置工程优化设计中的若干问题及其解决途径  53-77
    §Ⅰ-5-1 超声驻波法大量快速分离血液工程实现的难点与柱面波的采用  53-56
    §Ⅰ-5-2 面积有限平板式超声换能器运用反射法产生驻波的非均匀性  56-59
    §Ⅰ-5-3 利用圆管式超声换能器与同心圆声路优化驻波场方案的分析与验证  59-66
    §Ⅰ-5-4 可实用化的理想超声血液分离装置的施行方案与声电参数的确定  66-69
    §Ⅰ-5-5 圆管式超声换能器的工作模式选择  69-71
    § I-5-6 高效驱动电路的设计  71-72
    §Ⅰ-5-7 原理性实用化超声驻波血液分离装置的效果观察与讨论  72-77
  第六章经本文装置处理后血细胞功能的实验观察  77-85
  第七章小结与讨论  85-89
    §Ⅰ-7-1 对超声驻波血液分离法的小结  85
    §Ⅰ-7-2 超声驻波在其它某些与血液有关方面潜在应用可能的研究  85-89
第二篇定域超声驻波场的形成及其应用于肿瘤治疗的可能性探讨  89-140
  第一章问题的提出  89-91
    §Ⅱ-1-1 有关超声治疗肿瘤的研究  89-90
    §Ⅱ-1-2 有关血管栓塞法治疗癌症的研究  90-91
  第二章聚焦超声治疗中损伤区提前等现象形成原因的探讨  91-101
    §Ⅱ-2-1 肝组织在聚焦超声辐射后出现的奇特现象  91-95
    §Ⅱ-2-2 本文对聚焦超声辐射下肝损伤区前于焦点、焦点处肝组织温升减慢和损伤区边缘清晰诸现象的解释  95-101
  第三章用以验证超声治疗中驻波作用的若干实验  101-107
  第四章可控区域超声驻波治疗法可能性的理论预期  107-118
    §Ⅱ-4-1 超声驻波治疗肿瘤方法的提出及分析  107-111
    §Ⅱ-4-2 可控区域超声驻波场的形成——理论及实现  111-114
    §Ⅱ-4-3 以超声驻波治疗肿瘤的方案及分析  114-118
  第五章可控区域超声驻波治疗装置的电路实现  118-131
    §Ⅱ-5-1 可控区域超声驻波法对超声发生装置的要求  118-120
    §Ⅱ-5-2 有关电路的设计  120-131
  第六章关于可控区域超声驻波场的实验  131-138
  第七章关于可控定域超声驻波场治疗肿瘤的讨论  138-140
结束语  140-141
参考文献  141-142

有关超声驻波法医学应用若干模式的理论分析及工程实现

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