金属支架用于食管肿瘤局部热疗的温度场数值模拟

雷庆春 乐 恺 张欣欣

(北京科技大学机械工程学院热能系，北京 100083)

选用四面体网格对几何模型进行离散，运用不完全LU分解法进行预处理，采用广义最小残差法对方程进行迭代求解。计算相对误差为1%，绝对误差为10-3。在模拟过程中，通过多种网格划分，进行了网格独立性分析。计算中采用的热物性和热生理参数如表1所示。

引言

磁感应肿瘤治疗技术作为新兴的热疗技术[1]，有望克服射频加热及其他一些热疗法的缺点，引起了人们的广泛关注。它是在影像学或其他方法导引下，使磁介质适形地分布于患者的肿瘤组织中，在外部交变磁场的作用下加热靶区组织，从而达到瞬间杀灭肿瘤的目的，具有高效、靶向、适形的突出优点。根据肿瘤组织的性质和形状，磁介质的大小可分为纳米级、微米级和毫米级，其导入方式可分为动脉栓塞、直接注射以及细胞内热疗等[2-6]。其中，对于食管和血管等管腔部位的肿瘤，人们正在积极探索采用放置内支架、外加磁场产热的新方法。

目前，针对金属支架在交变磁场下体内外的发热规律，国内外学者做了大量的实验研究。Li等用感应电炉，初步探讨了镍钛合金支架在磁场下的发热情况[7]。Shoji等系统地研究了商用金属支架在磁场下的升温特点，以及产热量与磁通量密度、频率的关系[8]。Oya等发现 Fe-35.5 Ni-10Cr合金支架的升温在磁场下，可不依赖磁通量和磁场频率的改变而改变，具有很好的适形性[9]。在临床试验方面，Akiyama等采用铁铂合金支架对食管癌症患者进行热疗，结果表明能够抑制局部肿瘤生长[10]。……