用晶格玻爾茲曼方法研究癌細胞在血液中的擴散行為.pdf

1、 密 級 桂林電子科技大學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 題目: 用晶格玻爾茲曼方法研究癌細胞在血液中的擴 用晶格玻爾茲曼方法研究癌細胞在血液中的擴散行為 散行為 （英文 英文） Study on the diffusion behavior of cancer cells in the blood by the lattice Boltzmann method

2、研 究 生 學(xué) 號: 1310201010 研 究 生 姓 名: 蔣燕華 指導(dǎo)教師姓名、職務(wù) 指導(dǎo)教師姓名、職務(wù): 李華兵 教授 申 請 學(xué) 位 門 類: 工學(xué)碩士 學(xué) 科、專 科、專 業(yè) 名 稱: 材料科學(xué)與工程

3、 提 交 論 文 日 期: 2016 年 04 月 論 文 答 辯 日 期: 2016 年 06 月 摘 要 摘 要 進入 21 世紀后，隨著生活環(huán)境的惡化以及生活方式的改變，世界范圍內(nèi)，癌癥的患病率不僅沒能得到有效控制，反而有呈現(xiàn)年輕化的趨勢。青少年過量的吸煙、飲酒等不良生活習(xí)慣以及生活、 工作壓力加劇是其癌癥發(fā)病率增加的主要原因

4、。 癌癥對人體身心健康的危害不言而喻， 我們必須加大對其的研究力度， 以求能找到治愈或控制癌癥的有效方法。 作為引起癌癥的病原體， 癌細胞很早就引起醫(yī)學(xué)家以及學(xué)者們的關(guān)注了，正是由于癌細胞的無限增殖和擴散，導(dǎo)致了癌癥無法徹底治愈。因此，開展癌細胞轉(zhuǎn)移的相關(guān)研究是非常必要的， 而晶格玻爾茲曼方法 （LBM） 為我們研究癌細胞在血液中的擴散行為提供了一種新的思路和方法。 作為一種新的數(shù)值方法， 晶格玻爾茲曼方法由于其具有物理圖像清晰、 邊界

5、條件易處理、 模型穩(wěn)定性高以及適合大規(guī)模的并行計算等優(yōu)點， 而被廣泛應(yīng)用于研究血液流、微觀滲流等復(fù)雜物理問題。微血管是癌細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移的主要場所，即血行轉(zhuǎn)移。本文主要基于 D2Q9 的晶格玻爾茲曼方法， 將微血管和癌細胞模型化， 以研究癌細胞擴散轉(zhuǎn)移時特有的力學(xué)行為，為今后的抗癌治癌在理論上提供一定的參考。 本文主要從以下幾個方面展開我們的研究： 1.LBM 方法理論的驗證， 以管道中的泊松流為研究對象， 用宏觀方程 （N-S 方程)首先

6、將流體速度公式推導(dǎo)出來，然后用 LBM 方法對研究對象建模并通過 C++程序?qū)崿F(xiàn)計算，最后對比分析以檢驗 LBM 方法的有效性和可行性。 2.基于 LBM 方法， 建立單粒子沉降模型， 并分別采用動量交換法、 張量積分法、改進的動量交換法模擬計算其在沉降過程中力學(xué)參數(shù)的變化,以此來探索粒子沉降時的物理規(guī)律。 并能比較出這三種計算方法的優(yōu)劣， 為后續(xù)的模擬研究選擇出最佳的計算方法。 3.基于 LBM 方法，建立多粒子的錐形管模型，模擬血液