图2 10 MPa N2压力下，水中、明胶及新鲜组织与模型中各测点温度的变化Fig.2 Temperature distribution in water, gelatin, fresh tissue and simulative results with 10 MPa pressure for N2

2 结果

2.1 温度场分析

图3所示为冷冻900 s后血管的存在对温度场的影响。对比图3中有血管的一侧和没有血管的一侧，可以进一步发现有无血管对温度场的分布具有很大影响，靠近血管的一侧温度场受到的影响较大。同时，由图3(a)和图3(b)、图3(c)和图3(d)两组可以观察到血管越靠近冷刀的位置对温度场的影响越大；反之，血管对温度场的影响则逐渐缩小。此外，对比图3(a)和图3(c)、图3(b)和图3(d)两组，可以发现与冷刀有效长度平行的血管对温度场的影响比与冷刀有效长度垂直的血管对温度场的影响大。温度低于-1 ℃，当降温速率较小时，温度场的传播将绕过血管进行扩散；当降温速率较大时，血管起到扰乱传热过程的作用，但传热过程依然可以通过血管，只不过会有所放缓。综上所述，在冷冻过程中，了解血管对于温度场的作用对临床治疗具有重要意义。

图3 冷冻900 s后血管的存在对温度场的影响Fig.3 The effect of blood vessels on temperature distribution in cryosurgery after 900 s

2.2 等值面分析

A. A. Gage等[19-20]研究表明，组织在[-1，-8]℃区间内为组织发生相变区，当温度达到-20 ℃时组织开始损伤，当温度达到[-35，-40]℃时组织坏死，具体的组织坏死温度将根据组织的不同而有所差异。然而，对于临床治疗而言，仅了解在有血管的情况下温度场的分布，还不能对临床治疗过程作出精准预测。因此本文进一步研究了在有血管存在的情况下，等值面分别为-1、-8、-20、-40 ℃所包裹的环形区域的变化情况，如图4～图7所示。图4所示分别为不同走向、不同距离的血管对各个等值面的影响。由图4～图7可知，冷冻治疗范围为椭球状，但由于血管的存在，使冷冻范围靠近血管一侧发生凹变形。在1.9 mm处冷冻范围开始受到影响，等值线开始出现分裂状况，此时-1、-8、-20、-40 ℃的等值线依然近似为椭圆形；在2.1 mm处已完全出现凹形，此时仅存在-1、-8、-20 ℃三条等值线，可以发现这三条等值线已明显被各自分成两块；在2.3 mm处仅存在-1、-8 ℃等值线，在3.4 mm处-1 ℃等值线消失，因此，血管在x=3 mm时，组织损伤范围是半径为2.1 mm的圆形区域，相变范围是半径为3.4 mm的圆环区域。由图6可知，在1.7 mm处冷冻范围开始受到影响，等值线开始出现分裂状况，此时-1、-8、-20、-40 ℃的等值线依然近似为椭圆形；在2 mm处已完全出现凹形，此时仅存在-1、-8、-20 ℃三条等值线，可以发现这三条等值线已明显被各自分成两块，在2.3 mm处仅存在-1、-8 ℃等值线，在3.4 mm处-1 ℃等值线消失，因此，血管在z=-3.0 mm处时，组织损伤范围是半径为2.0 mm的圆形区域，相变范围是半径为3.4 mm的圆环区域。对比可知，图5中损伤组织的温度依然一直保持规则形状，并没有受到血管的干扰，然而相变发生的温度范围形状很明显被血管逐渐分裂，可以认为血管对组织损伤影响较小，但严重影响组织的相变过程。图7中-1、-8、-20、-40 ℃等值线一直保持规则形状，并没有受到血管的干扰，因此可以认为图7中的血管几乎对冷冻过程的效果没有影响，然而图4中的血管对于冷冻过的程影响最为明显。(图中坐标x、y、z仅表示坐标轴方向，不代表坐标轴位置)。

2.3 受损组织占比分析

在冷冻治疗中，判断治疗效果的最直接因素便是观察组织损伤情况。为了进一步分析血管对冷冻过程的影响，本文对在冷冻过程中组织受损情况进行了研究，结果如图8所示。对比图8(a)与图8(b)中两侧组织坏死的半径大小，可以发现没有血管的一侧比有血管的一侧坏死半径大，且图(b)受血管影响更为严重。因此，血管距离冷刀越近对于组织坏死区域的影响越大。由图8(a)和图8(c)，及图8(b)和图8(d)两组可以了解血管的走向对组织坏死的影响明显不同，结合图9冷冻结束后(900 s)不同位置的血管在不同监测点的组织损伤情况，与图8不同的是图9采用固定点进一步精确分析组织损伤占比，可以发现与冷刀有效长度平行的血管明显比与冷刀垂直的血管对组织损伤程度的干扰更大。由图9可知，在x=3 mm血管仅有两处受到损伤，说明血管对组织损伤干扰较大，而z=-3 mm处血管对组织损伤干扰较小，其中z=-6 mm处的血管对组织损伤几乎无干扰。

图4 血管轴线在x=3 mm处，血管对-1、-8、-20、-40 ℃等值面的影响Fig.4 The effect of blood vessels on the contours of -1,-8,-20,-40 ℃ when the blood vessel is placed atx=3 mm

文章来源：《血管与腔内血管外科杂志》 网址: http://www.xgyqnxgwkzz.cn/qikandaodu/2021/0722/706.html