实验研究维医沙疗对兔股骨力学性能的影响

目的:维医沙疗对股骨压缩和拉伸力学性能的影响.方法:压缩实验:30只新西兰兔随机分为沙疗组14只、药物对照组10只及正常组6只.对药物对照组和沙疗组的兔子的右膝关节腔内注射木瓜蛋白酶,建立骨关节炎模型;正常组不做任何处理.三点弯曲实验:20只新西兰兔右膝关节腔内注射木瓜蛋白酶,再随机分成2组,沙疗组和对照组.对照组兔子不作任何处理(自由活动).沙疗组进行沙疗实验,连续进行沙疗15d,每天30min.用药物治疗对照组的兔子,连续进行药物治疗15d.结果:由压缩实验可知,沙疗组试件相对于药物对照组试件表现出较高的压缩强度;通过三点弯曲实验可知,沙疗组试件表现出较高的抗拉强度,高于对照组试件的抗拉强度.结论:沙疗有助于提高股骨的压缩和拉伸力学性能.

维医沙疗中的传热分析及数值模拟

目的:研究维医沙疗治病中的热量传递规律。方法:建立维医沙疗过程中人体及沙体中热量传递过程的局部和整体热物理模型,数值模拟沙疗中人体及沙体的温度变化。结果:得到了沙疗过程中人体组织和沙层局部温度随时间的变化规律;在沙疗初始阶段,沙体表面和人体表面处沙子的温度变化较大,而深度5cm以下的沙子温度变化很小;皮肤层温度在沙疗初始阶段明显升高,之后略有下降;当埋沙厚度大于10cm后,增加埋沙厚度对沙疗过程中人体内温度变化的影响不大;沙疗温度过高会对人体产生热损伤,当沙体温度高于64.6℃,沙疗进行30min时,人体皮肤将会产生I度烧伤。结论:在沙疗时应合理地选择沙体温度、埋沙厚度和治疗时间。

室内沙疗对人体股动脉血流动力学影响的实验研究

目的探讨室内沙疗对人体股动脉血流动力学的影响,为室内沙疗的研究提供科学依据。方法选择21例受试者进行沙疗,连续沙疗7d,每日1次,每次持续30min,每次治疗前后进行心电监护和B超检查,记录沙疗前后股动脉血流和人体生理学相关指标,并进行统计学分析。结果沙疗后下肢股动脉的收缩期血流峰值(PS)、舒张期血流峰值(ED)较沙疗前增加,阻力指数(RI)较沙疗前降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论室内沙疗使人体埋沙部位下肢股动脉血流速度加快,并可减轻血管阻力,使血液循环得到改善,这可能是其抗炎作用的机制之一。

室内沙疗室沙体热场均匀化分布的加热设计

室内沙疗室沙体温度分布不均会不利于沙疗进行.为找出使沙体较均匀热场分布的加热设计,依据吐鲁番实地情况设计了"仿太阳光"的单面加热和"仿太阳光及地温"的双面加热两种方法,运用CFD技术建立了室内沙疗室加热过程的三维热物理模型,数值模拟并实验验证了其热场分布.结果表明:测点处的温度模拟值与实验值吻合良好,能很好地反映空气和沙体的热场分布规律;相比单面加热,双面加热达到沙疗温度的时间降低了一半,沙体各层的温差更小,热场分布更均匀;加热后可治疗沙层区间的长度关系为:双面约为15cm>吐鲁番实地为10cm>单面约为5cm.可见双面加热设计更利于室内人工维医沙疗进行,为进一步完善室内沙疗系统及深入研究室内沙疗的最佳热疗效应奠定基础.

室内沙疗室实验阶段气固耦合热环境的数值模拟

研究室内沙疗室实验阶段空气和沙体间热量传递规律。运用计算机流体力学(CFD)技术建立了室内沙疗室实验阶段三维热物理模型及数学模型,应用Fluent软件计算了沙疗室内气固耦合传热问题,数值模拟与实验验证了空气和沙体温度场的变化。结果表明模拟与实验中空气和沙体的温度场变化规律吻合良好;与吐鲁番沙疗场相对照,模拟得到了适宜室内进行沙疗的温度稳态层及其埋沙深度;通过单口热压自然通风使室内沙疗室的空气热环境具有一定的热舒适度。因而,室内沙疗室可提供沙疗所需温度且相对舒适的热环境,为进一步完善室内沙疗系统的设计提供理论和实践依据。

维医沙疗对股动脉分支的血流动力学影响

目的研究维医沙疗对人体股动脉分叉血管血流动力学及受力的影响,进而揭示维医沙疗对人体股动脉血栓成因的作用机制。方法在室内维医沙疗系统中对受试者进行维医沙疗,用飞利浦便携式彩色多普勒超声诊断仪分别测试受试者维医沙疗前后的股动脉血流速度峰值、内径和阻力指数(resistant index,RI),并进行统计学分析;重构股动脉分支的三维流-固耦合有限元模型,采用ANSYS workbench模拟计算维医沙疗前后流场的血流速度、压力、壁面切应力和股动脉壁的应力、应变、总位移。结果维医沙疗后股动脉血流速度峰值的平均值和内径分别增大了32.43%和2.63%,RI降低了4.88%,股动脉血流速度峰值和RI维医沙疗前后差异均具有统计学意义(P<0.05),股动脉内径维医沙疗前后差异没有统计学意义(P>0.05)。维医沙疗后股动脉血流速度、压力和壁面切应力最大值分别增大29.91%、68.52%和46.55%;维医沙疗后股动脉壁的总位移、应力和应变最大值分别增大65.85%、45.45%和44%。结论维医沙疗对加快血流速度、降低RI有显著影响,能增大股动脉血管内径,从而改善股动脉内血液的循环;并且维医沙疗后股动脉壁面切应力、血流速度、压力以及股动脉壁所受应力、应变和总位移有所增大,分叉处的高压力区域有所减少,维医沙疗对降低股动脉粥样硬化及血栓形成有一定的积极作用。

维医沙疗下股动脉双向流固耦合血流动力学数值模拟

研究室内维医沙疗对人体供血量和动脉粥样硬化的影响。应用基于CT图像的三维模型重构技术,构建股动脉流固耦合模型;使用双向流固耦合(FSI)方法,分别对维医沙疗前后的血液流动情况进行血流动力学模拟。通过比较两者的速度矢量、壁面压强及von-Mises等效应力,讨论维医沙疗对动脉粥样硬化、人体供血量以及缺血性脑卒中发生的影响。结果表明:维医沙疗后流场特征时刻的最大血流速度分别增大16.78%、24.14%、29.03%,von-Mises等效应力分别增大64.4%、69.76%、74.14%。维医沙疗可以增加血流量,改善人体供血能力,对预防动脉内血小板的沉积以及缺血性脑卒中发生起积极作用;维医沙疗后von-Mises等效应力明显增加,会加大股动脉粥样硬化斑块破裂的可能性,患者进行维医沙疗时需要慎重。

生物传热在临床上的应用

生物传热学是由生物学、临床医学和传热学多个学科领域交叉形成的一门新学科，其研究内容涉及到从细胞、亚细胞层次到组织、器官，直至整个生物个体的热质传输现象^[1]。生物传热学是将传热学的基本原理和研究方法、手段引入到生物和医学工程领域中，探讨物质和能量在生物体内的传输规律，以便为诸多至今未解开的生物医学难题寻求有效的解决^[2]。生物传热学是对人体器官、系统的正常热生理和异常热病理过程的解释和阐明，并应用复杂而精确的数学模型对其进行描述；对各种热物理因子作用于人体及各种生物材料时产生的热学效应进行研究；以及将热物理学应用于医疗实践等。生物传热学己成为横跨诸多领域的最新的学科生长点之一。

维医沙疗下股动脉双向流固耦合脉动血流动力学研究

目的研究流固耦合作用下室内维医沙疗对人体股动脉血流动力学的影响,探讨维医沙疗对动脉粥样硬化成因的作用机制及对血管破裂的影响。方法在室内维医沙疗实验中对年轻健康受试者进行维医沙疗研究,对受试者心率、股动脉血流速度峰值及内径作统计学分析;重构人体股动脉三维流固耦合模型,将正弦函数作为初始条件,用Fluent软件分别对沙疗前后血液流动作非定场双向流固耦合模拟,分析维医沙疗对股动脉壁面切应力及von Mises等效应力的影响。结果维医沙疗前后受试者心率平均值分别为(76.32±11.40)次/min、(92.69±16.09)次/min,差异有统计学意义(P<0.05);沙疗前后股动脉血流雷诺数分别为1855.35、2518.43;沙疗对股动脉壁面切应力及von Mises等效应力增高的影响较为明显。结论维医沙疗可增大股动脉血流雷诺数,改善人体股动脉血液流动状态,但沙疗后股动脉血流方式由层流变为紊流,很可能会导致血管瘤,因此对血管内壁较薄弱人群要控制埋沙时间、埋沙厚度及温度。维医沙疗可增高壁面切应力,对预防动脉壁增厚引起的动脉粥样硬化及血栓形成有一定的积极作用。维医沙疗后von Mises等效应力明显增加可加大股动脉在分叉部分破裂可能,沙疗时需谨慎。

非药物治疗对血液流变学和血流动力学的影响

血液流变学（Hemorheology）是研究循环血液的流动性和有形成分（主要是红细胞）的变形性、粘弹性以及心脏血管粘弹性的一门边缘学科。国内有很多学者对血液流变学基础理论及临床应用进行了广泛的研究,取得了很多实质性成果。常用的血液流变学指标是血液黏度,红细胞电泳时间,红细胞变形能力。

维医沙疗人体下肢热调节模型

目的建立适合沙疗实际的人体下肢热调节模型,为维医沙疗的研究工作提供理论依据。方法综合考虑沙疗情况将人体下肢进行分节段、分层处理,对于每一层建立具体的热平衡方程,针对沙疗热调节模型给出合理的生物传热方程,对传热方程的每一项给出沙疗模型,分析沙疗时的换热方式,并对下肢各层进行模拟计算。结果从模拟计算结果可知随着沙体温度增加,人体热调节作用更加明显。越靠近体核,下肢各层温度随沙体温度升高的变化越小,体核温度基本保持恒定。结论从生物传热的角度建立了人体下肢热调节模型,为推广维医沙疗具有理论意义和实用价值。

维医沙疗与其他区域沙疗的沙子特性对比研究

维医沙疗的机理与沙子特性存在必然联系,本文对比研究了维医沙疗与其他区域沙疗的沙子特性。研究结果表明吐鲁番沙疗中心沙子中磁矿含量较多,比重较大,沙子的颗粒较为均匀,磁矿石微粒较大,并具有较强磁性,呈现出灰黑色。本研究结果对进一步探讨维医沙疗机理提供了科学依据。

沙疗下不同月龄兔膝骨关节炎股骨的骨质骨量及生物力学性能变化

研究维医沙疗对不同月龄兔骨性关节炎(OA)股骨的骨质骨量变化及生物力学性能的影响。实验选用新西兰大白兔成熟期组16只,生长期组16只,对其右后股骨膝关节腔注射木瓜蛋白酶建OA模型,成熟期组随机分2组:对照组(不沙疗)8只,沙疗组8只;生长期组随机分2组:对照组(不沙疗)8只,沙疗组8只;采用CT扫描4次(建模前1d、建模第13、27、41d),MIMICS软件获取股骨模型、各骨质的骨体积和骨体积比的变化;最后进行股骨三点弯曲试验,获得弹性载荷和弹性挠度并计算截面惯性矩、最大弯曲正应力、弯曲弹性模量和结构刚度。实验结果表明:1成熟期兔股骨OA建模前1d与第13d相比较,松质骨量增多而皮质骨量减少(P<0.05);而各自相比对照组,沙疗组在沙疗作用下OA兔股骨松质骨量减少和皮质骨量增多(P<0.05)。2各自相比对照组,沙疗组OA兔股骨挠度和横截面惯性矩无统计学差异(P>0.05),而截面面积、最大弯曲正应力、最大载荷、弹性模量和结构刚度变大(P<0.05)。本研究显示:1维医沙疗对不同月龄兔OA股骨的各骨质骨量变化都有良性影响。2维医沙疗能改善不同月龄兔OA股骨的力学性能。