腎臟器官冷灌注過程三維溫度場重構及微觀實驗研究.pdf

1、冰溫保存技術是近年來一種新的保存技術,本文以延長復雜生物器官保存時間為背景,利用生物、熱物理、臨床醫(yī)學等多學科相結合的方法,對生物組織冰溫保存過程中的熱質傳遞過程進行研究,研究內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應用于復雜生物組織的傳熱傳質機理。
　　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,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,多孔介質模型能夠描述腎臟組織的特征,多孔介質的骨架由細胞構成,而用于血液等體液流通的通道由毛細血管及淋巴管等構成。在研究多孔介質模型的過程中,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。結果表明,豬腎臟的孔隙率為Φ=15.64％,滲透率為K=14.5μm2。該結果為腎臟冷灌注過程的數(shù)值模擬提供了實驗基礎。
　　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部溫度進行了全面的監(jiān)控。在此實驗基礎上,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,并導入Fluent流體動力模擬軟件中,以管內層流流動模型和腎臟組織多孔介質模型相結合的方式,對腎臟冷灌注過程的三維溫度場進行重構。將模擬結果與實驗結果對比,探索冷刺激作用下,灌注作用引起的腎臟溫度變化,并對溫度場模擬結果