Weinbaum-Jiji生物传热方程在低温外科手术中的应用

皮肤低温外科手术中的一个关键问题是对体表受冷刀作用后组织温度场的准确预测和调控 ,而生物组织内真实血管的空间分布会对这一相变传热过程产生重要的影响。本文将常温情况下建立的Weinbaum Jiji生物传热方程拓展应用于该问题的分析 ,由此考察血管空间分布结构对皮肤相变传热过程的影响 ,以一维问题为例 ,采用变时间步长的数值计算方法得到了体表受冷刀作用下的组织冻结温度变化情况。作为对比 ,本文还求解了经典Pennes生物传热方程及普通导热方程的相应相变传热问题。三类方程的比较表明在相同冷冻和物性条件下 ,血管空间分布效应会对一定部位的组织瞬态温度响应产生很大影响 ,这提示了在低温外科手术中预示相变过程时考虑血管传热机制的重要性。文中还考察了相变温度和大血管入口速度对温度预示的影响情况。就作者所知 ,本文是考虑血管分布效应后对皮肤低温相变传热进行分析的首次尝试。