低温冷冻下颅脑热-力耦合分析
Thermo⁃Mechanical Analysis of Brain Tissue During Freezing作者机构：南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构工信部重点实验室南京210016
出 版 物：《应用数学和力学》 (Applied Mathematics and Mechanics)
年 卷 期：2024年第45卷第6期
页 面：710-718页
学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
基 金：国家自然科学基金(12032010 11902155)
摘 要：虽然大脑是人体最重要的器官,但其在低温冷冻过程中的热-力耦合机理仍不明晰.该文考虑颅脑特殊形状、多孔弹性、脑脊液流动、颅骨约束以及冻胀效应,建立脑组织低温冷冻热-力耦合模型,通过分析冷冻过程中的温度场、相场和脑脊液冻胀产生的压力场,发现在凝固过程中脑脊液温度保持不变,而脑组织内部最大温差可达20 K.固-液相界面厚度约0.3 mm,推进速度约0.09 mm/s.冻胀产生的脑组织最大位移(~0.12 mm)发生在靠近头盖骨处.固液界面处压力梯度高达500 MPa/mm,而固体和脑脊液内部压力几乎不变.本研究可为人类大脑的低温冷冻保存策略及脑防护提供理论支撑.
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