申请/专利权人：福州大学

申请日：2022-05-24

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114936533B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.09.09#实质审查的生效;2022.08.23#公开

摘要：本发明涉及一种基于组织形变的磁流体回流浓度分布预测方法。该方法包括：步骤S1、构建生物组织几何模型；步骤S2、构建固体基质弹性模型；步骤S3、构建回流层的流体运输模型；步骤S4、构建组织的流体运输模型；步骤S5、耦合求解流体场和固体场，并使速度‑浓度耦合分析获得磁流体在模型组织间质内的浓度分布。本发明通过模拟外部压力对组织形变的影响，从而预测注射过程中组织形变对组织间质内磁纳米粒子分布的影响。

主权项：1.一种基于组织形变的磁流体回流浓度分布预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、构建生物组织的几何模型；步骤S2、构建固体基质弹性模型；步骤S3、构建回流层的流体运输模型；步骤S4、构建组织的流体运输模型；步骤S5、耦合求解流体运输模型和固体基质弹性模型，并使用速度-浓度耦合分析获得磁流体在组织间质内的浓度分布；所述步骤S2具体实现如下：步骤S21、假定第一组织区域是一种不可压缩的多孔超弹性介质，生物组织中小变形下的机械应力和组织应变满足关系： 其中，εlm表示各方向上总应变的单个分量，σlm表示总应力张量在各个方向上的分量，β表示有效应力系数，P表示生物组织受到的压力，δlm为Kronecker函数，当l＝m时该函数取1，其余情况取0，ν表示横向变形系数，E表示弹性模量；步骤S22、注射器注射过程中受到压力而产生的大形变的应力-应变呈非线性，且形变过程中体积保持不变；Ogden形式的本构模型采用主拉伸作为基准变量，用其表示单位体积弹性应变能函数W： 其中，W为单位体积弹性应变能函数，λ1、λ2和λ3表示主拉伸比，μi、αi和γi表示材料参数，J表示变形梯度张量的行列式；步骤S23、组织形变过程中产生的位移用组织固相中的应力变化来表示： 其中，εlm表示各方向上总应变的单个分量，▽表示哈密顿算子，u表示位移矢量，T表示矩阵转置；所述步骤S3使用纳维叶-斯托克斯方程构建用于描述回流层层性流动的流体运输模型，并满足质量守恒和动量守恒： 其中，ρf表示流体的密度，w表示流体流动的速度矢量，表示哈密顿算子，Pi表示组织压力，μ表示磁流体的动态粘度，F表示每单位体积流体所受到的外力；所述步骤S4中磁流体在组织间隙压力下的流动使用达西定律描述： 其中，Φi表示组织区域的孔隙率，vi表示磁流体的流动速度，u表示组织位移矢量，Ki表示磁水率，表示哈密顿算子，Pi表示组织压力；所述步骤S5具体实现如下：步骤S51、耦合求解步骤S2的固体基质弹性模型及步骤S3、步骤S4的流体运输模型，得到组织的压力分布、应力分布和流体的流速；步骤S52、将步骤S51解得的流体流速作为初始值，速度-浓度耦合分析方法模拟磁流体的浓度分布。

全文数据：

权利要求：

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