腎臟器官冷灌注過程三維溫度場重構(gòu)及微觀實驗研究.pdf

1、冰溫保存技術(shù)是近年來一種新的保存技術(shù),本文以延長復(fù)雜生物器官保存時間為背景,利用生物、熱物理、臨床醫(yī)學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的方法,對生物組織冰溫保存過程中的熱質(zhì)傳遞過程進行研究,研究內(nèi)容有組成生物體最基本的單位——細胞的低溫保存和整體器官的冰溫保存和移植,通過與臨床現(xiàn)行的保存方法進行對比,在微觀層面和宏觀層面揭示冰溫延時保存技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜生物組織的傳熱傳質(zhì)機理。
　　本文以腎表皮細胞為研究對象,利用顯微鏡圖像分析方法,研究了其在不同溫度

2、、不同滲透壓下的滲透特性,其中包括細胞的非滲透體積、細胞膜對水和低溫保護劑的滲透系數(shù)等。結(jié)果表明,在等滲溶液中,細胞的平均等滲體積 Viso=2472.58μm3;非滲透體積Vb=0.22Viso;觀察細胞在高滲低溫保護劑溶液中的滲透響應(yīng),利用兩參數(shù)模型,得到了不同溫度下在二甲基亞砜、乙二醇、甘油溶液中腎表皮細胞對水的滲透系數(shù)(Lp)、對低溫保護劑的滲透系數(shù)(Ps)及活化能(Ea);通過對比細胞在冰溫和常溫下保存的存活率,得到了針對腎表

3、皮細胞的最佳保存溫度。
　　在生物傳熱模型中,多孔介質(zhì)模型能夠描述腎臟組織的特征,多孔介質(zhì)的骨架由細胞構(gòu)成,而用于血液等體液流通的通道由毛細血管及淋巴管等構(gòu)成。在研究多孔介質(zhì)模型的過程中,需要將腎臟的物性進行測定。本文對腎臟的兩項最基本的特性參數(shù),即孔隙率和滲透率,進行了研究。結(jié)果表明,豬腎臟的孔隙率為Φ=15.64％,滲透率為K=14.5μm2。該結(jié)果為腎臟冷灌注過程的數(shù)值模擬提供了實驗基礎(chǔ)。
　　離體腎臟的冷灌注過程作為

4、冰溫保存的首要環(huán)節(jié),對該過程腎臟溫度場變化的研究具有重要的臨床價值,在腎臟冷灌注過程中,對腎臟表面溫度和內(nèi)部溫度進行了全面的監(jiān)控。在此實驗基礎(chǔ)上,利用血管鑄型對腎臟的動靜脈血管和腎臟外形進行三維重建,得到腎臟的物理模型,并導(dǎo)入Fluent流體動力模擬軟件中,以管內(nèi)層流流動模型和腎臟組織多孔介質(zhì)模型相結(jié)合的方式,對腎臟冷灌注過程的三維溫度場進行重構(gòu)。將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比,探索冷刺激作用下,灌注作用引起的腎臟溫度變化,并對溫度場模擬結(jié)果