人體內(nèi)各個系統(tǒng),小至細胞,大至器官,都在通過不斷地自我調(diào)節(jié)以緩沖外界擾動對內(nèi)平衡的影響。當這種自我調(diào)節(jié)機制減弱時,就無法維持生命系統(tǒng)的正常功能,從而導致疾病的產(chǎn)生。因此,對生物系統(tǒng)調(diào)節(jié)機制的研究有助于我們深入地理解各種生理現(xiàn)象,從而推動新型疾病診斷技術(shù)和治療方式的發(fā)展,改善人們的生活質(zhì)量。由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性以及檢測技術(shù)的局限性等原因,實驗手段通常只能考察系統(tǒng)中部分因素的關(guān)系。為了能夠系統(tǒng)深入地揭示生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機理,本博士論文運用多孔介質(zhì)內(nèi)的傳熱分析,基于優(yōu)化方法的醫(yī)療圖像分析及復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)建模方法對生物組織內(nèi)的血流調(diào)節(jié)、藥物輸運和細胞內(nèi)外信號傳導等問題進行了定量分析,以期為優(yōu)化心血管疾病診斷、靶向藥物輸運以及新藥篩選技術(shù)提供理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1.基于手部傳熱分析的血流動態(tài)變化評價。首先從斷層醫(yī)學圖像序列出發(fā),提出了三維有限元網(wǎng)格模型的重構(gòu)方法,構(gòu)建了具有真實外形的手部三維有限元網(wǎng)格模型。然后,基于Darcy定律和Pennes生物傳熱理論構(gòu)建了血流傳熱模型,用于考察反應(yīng)性充血過程中指尖溫度響應(yīng)的定量特性。結(jié)果表明,指尖溫度在無過載充血的情況下需要超過200... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 心血管疾病的早期診斷
        1.2.1 心血管疾病與血管調(diào)節(jié)能力
        1.2.2 血流傳熱模型的研究進展
    1.3 生物組織內(nèi)的藥物輸運
        1.3.1 靶向藥物輸運方法
        1.3.2 高能量聚焦超聲波對組織藥物輸運的影響
    1.4 藥效的預(yù)測和藥物的篩選
        1.4.1 基于系統(tǒng)生物學的藥物測試
        1.4.2 系統(tǒng)生物學中的數(shù)學建模
    1.5 本文研究內(nèi)容
第2章 基于醫(yī)療圖像序列的有限元網(wǎng)格模型重構(gòu)
    2.1 核磁共振成像技術(shù)簡介
    2.2 手部核磁共振圖像序列的獲得
    2.3 手部核磁共振圖像序列的預(yù)處理
    2.4 基于超限差值方法的三維網(wǎng)格生成
        2.4.1 代數(shù)映射法-超限插值
        2.4.2 超限插值方法網(wǎng)格生成的程序?qū)崿F(xiàn)
        2.4.3 平面網(wǎng)格生成結(jié)果及屬性設(shè)置
        2.4.4 三維網(wǎng)格的生成
        2.4.5 三維網(wǎng)格生成程序流程及輸出文件
    本章小結(jié)
第3章 基于手部傳熱分析的血管反應(yīng)性評價
    3.1 基于滲流理論的血流灌注模型
    3.2 基于Pennes方程的生物傳熱模型
    3.3 邊界條件的設(shè)定
    3.4 控制方程的無量綱化
    3.5 控制方程的離散與求解
        3.5.1 有限元方法及伽遼金法
        3.5.2 基于伽遼金法的控制方程的離散
        3.5.3 六面體單元形函數(shù)的選取
        3.5.4 系數(shù)矩陣和離散方程的求解
        3.5.5 物性參數(shù)及計算參數(shù)的設(shè)定
    3.6 程序?qū)崿F(xiàn)
    3.7 DTM實驗
    3.8 結(jié)果分析
        3.8.1 穩(wěn)定狀態(tài)下手部的壓力、流速和溫度分布
        3.8.2 反應(yīng)性充血過程中的壓力、流速和溫度分布
    本章小結(jié)
第4章 脈沖高強度聚焦超聲治療對肌肉組織內(nèi)藥物傳輸特性的影響
    4.1 高強度聚焦超聲技術(shù)
    4.2 T1加權(quán)和T2加權(quán)核磁共振成像
    4.3 p-HIFU促進藥物輸運的動物實驗設(shè)計
    4.4 p-HIFU治療過程中的聚焦點溫度監(jiān)測
    4.5 組織水腫的識別
    4.6 基于動態(tài)對比增強的T1加權(quán)磁共振圖像的藥物輸運分析
        4.6.1 釓示蹤粒子的濃度計算
        4.6.2 藥代動力學模型
        4.6.3 組織內(nèi)藥物輸運參數(shù)的估計
    4.7 核磁共振圖像上聚焦點的定位
    4.8 p-HIFU治療對組織的影響
        4.8.1 初期的水腫會引起后期藥物輸運的增強
        4.8.2 組織的藥物輸運特性參數(shù)
        4.8.4 溫度對藥物輸運增強區(qū)域的影響
    本章小結(jié)
第5章 基于細胞水平信號傳輸模型的藥效評價
    5.1 免疫系統(tǒng)簡介
    5.2 免疫系統(tǒng)在肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥中的作用
    5.3 在肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥中的免疫系統(tǒng)模型
    5.4 實驗數(shù)據(jù)及參數(shù)確定
    5.5 結(jié)果分析
        5.5.1 無干預(yù)時免疫系統(tǒng)各細胞和細胞因子的變化
        5.5.2 參數(shù)的敏感性分析
        5.5.3 不同的治療手段對ALS疾病的影響
    本章小結(jié)
第6章 基于蛋白質(zhì)調(diào)控信號通路模型的藥效評價
    6.1 基于細胞內(nèi)網(wǎng)絡(luò)特征的綜合數(shù)據(jù)庫簡介
    6.2 致活酶效果評估系統(tǒng)的建模流程
    6.3 致活酶抑制劑和其目標結(jié)合能力
        6.3.1 結(jié)合能力的測量
        6.3.2 結(jié)合能力的預(yù)測
    6.4 致活酶抑制劑相關(guān)的細胞周期信號通路模型
    6.5 PC9癌細胞株的細胞周期信號通路模型
    6.6 人原代肝細胞的信號通路模型
    6.7 致活酶抑制劑綜合效果的評估
    6.8 致活酶抑制劑的聯(lián)合效果
    6.9 致活酶抑制劑綜合效果預(yù)測在線工具的開發(fā)
    本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
附錄1 PC9癌細胞信號通路模型模擬結(jié)果
附錄2 遺傳算法
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3086851