基于热敏电阻探头加热的肿瘤热疗用生物传热模型验证方法 被引量：2

1

作者 杨昆 刘伟 骆清铭 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期282-286,292,共6页

确定适用于特定组织的生物传热模型,对提高肿瘤热疗的效果有重要意义。提出一种新的生物传热模型验证方法。采用数值方法,分析了不同生物传热模型条件下,采用热敏电阻探头加热时,生物组织中温度响应的动态特征。结果表明:通过分析不同... 确定适用于特定组织的生物传热模型,对提高肿瘤热疗的效果有重要意义。提出一种新的生物传热模型验证方法。采用数值方法,分析了不同生物传热模型条件下,采用热敏电阻探头加热时,生物组织中温度响应的动态特征。结果表明:通过分析不同血液灌注率情况下组织的惰性时间、组织温度响应曲线是否存在交叉、组织中特定点的温度与热敏电阻探头温度之比的相对大小,可以确定生物组织所适用的生物传热模型。 展开更多

关键词 生物传热模型 验证方法 肿瘤热疗

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生物传热控制中逆向重构温度场的遗传优化 被引量：3

2

作者 施雨 陆明珠 聂赞坎 《应用科学学报》 CAS CSCD 2000年第2期139-142,共4页

生物传热控制中逆向重构温度场的关键问题是要解决生物传热 Pennes方程中热导率 K、血液灌注率 Wb等参数的估计 .文中利用遗传算法提出了一种新的参数辨识方法 ,以实现逆向重构温度场 ,并给出了这一方法在热疗模型中的应用 .

关键词 遗传算法 热疗 生物传热控制 遗传优化

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拟生物传热系统温度振荡效应热波机理的实验证实

3

作者 刘静 任泽霈 王存诚 《科技通报》 1996年第4期254-255,共2页

拟生物传热系统温度振荡效应热波机理的实验证实为了对一类极其复杂的热生理现象作出明确解释，我们在文［１］中提出了活体组织温度振荡效应的热波理论，并据以阐述了采用模拟实验对此加以证实的设想，本文初步实现了这一目标．作者建... 拟生物传热系统温度振荡效应热波机理的实验证实为了对一类极其复杂的热生理现象作出明确解释，我们在文［１］中提出了活体组织温度振荡效应的热波理论，并据以阐述了采用模拟实验对此加以证实的设想，本文初步实现了这一目标．作者建立的原理型实验装置如图１所示，其中... 展开更多

关键词 生物传热系统 温度振荡效应 热波机理 生物组织

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生物组织在冻结过程中的三维相变传热问题精确解 被引量：4

4

作者 李方方 刘静 乐恺 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第1期64-74,共11页

对冻结过程中的三维生物传热相变问题进行分析求解是低温生物医学中一个困难而有重要理论意义的课题.围绕离体生物材料的低温冻存过程,引入移动热源模型及Green函数法,求得几组不同边界(全对流、全定温和复合边界)条件下,生物组织瞬态... 对冻结过程中的三维生物传热相变问题进行分析求解是低温生物医学中一个困难而有重要理论意义的课题.围绕离体生物材料的低温冻存过程,引入移动热源模型及Green函数法,求得几组不同边界(全对流、全定温和复合边界)条件下,生物组织瞬态温度场的三维精确解表达式;进一步地,针对低温手术中生物活体组织受单枚或多枚冷冻探针的作用问题,考虑了血液灌注率、代谢热产及探针冷源的存在,同样推导出相应边界条件下瞬态温度场的精确解.该方法对于处理复杂生物传热问题的分析求解有重要的理论参考价值. 展开更多

关键词 三维相变生物传热 低温外科 低温保存 移动热源 GREEN函数 解析解

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人体足部传热数值模拟及加热实验 被引量：8

5

作者 任萍 杨阳 刘静 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期99-105,共7页

针对极低温条件下的人体足部防寒保暖问题,建立了基于经典Pennes生物传热方程的足部传热学模型,得到其一维解析解,并采用Fluent软件对足部的传热学过程进行三维数值模拟,得到常温(291 K)及极低温(233 K)情况、足底有无加热源条件下的4... 针对极低温条件下的人体足部防寒保暖问题,建立了基于经典Pennes生物传热方程的足部传热学模型,得到其一维解析解,并采用Fluent软件对足部的传热学过程进行三维数值模拟,得到常温(291 K)及极低温(233 K)情况、足底有无加热源条件下的4组计算结果。同时设计加热实验对数值模拟结果进行验证,引入红外成像技术及热电偶测温方法对实验过程及结果加以观测和记录,并对实验中所采用的锂电池供电性能进行测试。研究结果可为今后研制相关高性能可加热产品提供参考。 展开更多

关键词 足部 生物传热 加热鞋垫 电热丝 红外成像

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皮肤传热的双相位滞后模型 被引量：5

6

作者 卢天健 徐峰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1-7,共7页

为了研究皮肤组织传热过程中的非傅里叶特性,采用双相位滞后生物传热模型分析了皮肤组织的传热过程,对典型案例进行了详细分析,并与Penness模型、热波模型进行了比较.研究结果表明:Pennes模型、热波模型与双相位滞后模型的生物传热预测... 为了研究皮肤组织传热过程中的非傅里叶特性,采用双相位滞后生物传热模型分析了皮肤组织的传热过程,对典型案例进行了详细分析,并与Penness模型、热波模型进行了比较.研究结果表明:Pennes模型、热波模型与双相位滞后模型的生物传热预测结果存在很大差异;不同的双相位滞后模型给出了相似的结果;热松弛时间参数对温度和热损伤有较大影响.研究结果可望对医学中热问题的研究,尤其是临床皮肤热治疗方法的改进,起到积极的推动作用. 展开更多

关键词 皮肤组织 生物传热 非傅里叶分析 双相位滞后模型

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电磁加热条件下皮肤组织的生物热力学行为 被引量：2

7

作者 卢天健 徐峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期719-732,共14页

研究目的是开发一种数学方法来计算传热过程、热引起的力学响应以及相应的疼痛等级,从而对临床上应用的各种加热疗法之间的差别进行定量评估.采用基于有限差分法的数值模拟方法,基于无限大和均匀化假设,分析了各种热疗法中皮肤组织的温... 研究目的是开发一种数学方法来计算传热过程、热引起的力学响应以及相应的疼痛等级,从而对临床上应用的各种加热疗法之间的差别进行定量评估.采用基于有限差分法的数值模拟方法,基于无限大和均匀化假设,分析了各种热疗法中皮肤组织的温度、烧伤和热应力分布.研究发现:充血对热损伤的影响很小,但对皮肤的温度分布影响很大,而这又反过来显著影响由此产生的热应力场;对于激光加热,光波越短则峰值温度越高,但峰值更接近皮肤表面温度;激光和微波加热所产生的热应力集中于表皮顶层,因为发热量沿皮肤深度方向呈指数衰减;薄角质层(常常被忽略)对皮肤组织的热力学响应起主导作用. 展开更多

关键词 皮肤组织 生物传热 热应力 解析模型 数值方法 热疼痛

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数值求解人体生物热方程时边界条件的处理方法 被引量：5

8

作者 沙斌 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第2期46-50,共5页

本文提出了一种数值求解人体生物热方程时边界条件的处理方法,该方法以生物传热学理论为基础,通过引入“当量皮肤温度”T_(tb),对皮肤层内的生物热方程作了适当修改,并且推导出了采用交替变换方向法(Alternating direction implicit met... 本文提出了一种数值求解人体生物热方程时边界条件的处理方法,该方法以生物传热学理论为基础,通过引入“当量皮肤温度”T_(tb),对皮肤层内的生物热方程作了适当修改,并且推导出了采用交替变换方向法(Alternating direction implicit method)求解人体温度场时,边界节点的离散方程。 展开更多

关键词 生物传热学 热调节 计算传热学

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脉冲调制微波辐照生物组织的热效应及红外热成像研究 被引量：1

9

作者 马国军 江国泰 孙兵 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期52-56,共5页

针对微波连续加热造成生物组织温升过高而损伤正常组织,提出计算机编码的脉冲调制微波辐照生物组织,有效控制加热区域内的温度分布.采用红外热成像的方式观察分层仿生体模中各层的温度分布,分析讨论脉冲调制微波占空比、频率和功率对生... 针对微波连续加热造成生物组织温升过高而损伤正常组织,提出计算机编码的脉冲调制微波辐照生物组织,有效控制加热区域内的温度分布.采用红外热成像的方式观察分层仿生体模中各层的温度分布,分析讨论脉冲调制微波占空比、频率和功率对生物组织加热区域内温度分布的影响.结果表明,采用提高脉冲调制微波占空比和功率或在一定范围内改变调制脉冲频率的方式来提高生物组织加热区域内的热效应.该方法将为肿瘤微波热疗提供新的有效加热方式和途径. 展开更多

关键词 微波热疗 生物传热 脉冲调制微波 红外热成像

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生物体非均匀热物性测试方法及无损获取生物体皮下温度的近似变分解

10

作者 刘静 任泽霈 王存诚 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 1997年第2期174-180,192,共8页

本文提出了一套可用于同时测定生物传热方程Ｐｅｎｎｅｓ方程中随空间变化的导热系数Ｋ、血液灌注率Ｗｂ和代谢热产率ｑｍ以及导温系数α的新方法，从而克服了传统生物热物性测试技术中诸如只能测量常物性的Ｋ、Ｗｂ和α以及ｑｍ难以利... 本文提出了一套可用于同时测定生物传热方程Ｐｅｎｎｅｓ方程中随空间变化的导热系数Ｋ、血液灌注率Ｗｂ和代谢热产率ｑｍ以及导温系数α的新方法，从而克服了传统生物热物性测试技术中诸如只能测量常物性的Ｋ、Ｗｂ和α以及ｑｍ难以利用Ｐｅｎｎｅｓ方程测出的不足；文中超定方程采用Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ变换法求解。为了实现对深核体温的无创测取，本文进一步将变分原理引入强非线性生物传热方程的求解，获取了该问题的近似变分解。这些内容可为研究生物传热学、热生理学以及实现肿瘤热疗中的温度监控打下一定的基础。 展开更多

关键词 生物传热 非均匀热物性 无损测温 近似变分解

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含肿瘤皮肤组织传热分析的广义有限差分法 被引量：9

11

作者 李艾伦 傅卓佳 +1 位作者 李柏纬 陈文 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1198-1205,共8页

生物传热分析在低温外科手术、肿瘤热疗、病热诊断等临床医学治疗和诊断中有着广泛的应用.由于健康皮肤组织内肿瘤的存在使得肿瘤附近区域的温度会明显升高,这一特性常被用于检测皮肤组织内的肿瘤生长,因此有必要开展生物传热数值分析... 生物传热分析在低温外科手术、肿瘤热疗、病热诊断等临床医学治疗和诊断中有着广泛的应用.由于健康皮肤组织内肿瘤的存在使得肿瘤附近区域的温度会明显升高,这一特性常被用于检测皮肤组织内的肿瘤生长,因此有必要开展生物传热数值分析的研究.本文以含肿瘤的皮肤组织为研究对象,将一种新型区域型无网格配点法——广义有限差分法应用于能描述含肿瘤皮肤组织传热过程的Pennes方程求解.广义有限差分法利用泰勒展开式与移动最小二乘法将计算区域内的每个离散点上的物理量导数表示成其与邻近点物理量及权重系数的线性组合,进而构建得到仅含各离散点未知物理量的线性方程组.该方法不仅具有无需划分网格、避免数值积分等无网格配点法的优点,同时还克服了大多数无网格配点法中插值矩阵高度病态的问题,为此类方法在大规模工程数值计算中的应用提供了可能性.本文首先介绍了模拟含肿瘤皮肤组织传热过程的广义有限差分法离散模型,随后通过不含肿瘤与含规则形状肿瘤的基准算例,检验广义有限差分法的计算精度与收敛性;在此基础上,通过数值模拟研究不同肿瘤形状及肿瘤位置分布对皮肤组织内温度分布的影响. 展开更多

关键词 广义有限差分法 配点法 移动最小二乘法 泰勒展开式 Pennes生物传热方程

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基于蒙特卡罗光传输算法的激光消融生物组织温度场分布计算 被引量：5

12

作者 王亚芬 白景峰 《中国医疗器械杂志》 CAS 2013年第4期252-254,280,共4页

利用蒙特卡罗方法模拟了无限细光束在生物组织中的传输分布情况,通过卷积计算了有限宽光束光分布,在此基础上建立了生物组织传热模型,并根据Pennes方程,利用ANSYS求解得到了模型中生物组织温度场分布结果,通过分析激光功率及激光光束半... 利用蒙特卡罗方法模拟了无限细光束在生物组织中的传输分布情况,通过卷积计算了有限宽光束光分布,在此基础上建立了生物组织传热模型,并根据Pennes方程,利用ANSYS求解得到了模型中生物组织温度场分布结果,通过分析激光功率及激光光束半径对生物组织热效应的影响,得到了对于临床激光消融有重要意义的结论。 展开更多

关键词 蒙特卡罗 有限宽光束 卷积运算 生物传热

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生物组织光热模型的求解方法研究 被引量：1

13

作者 吕晨阳 战仁军 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第3期5-16,共12页

为了进一步研究激光辐照下生物组织内部热传导的机理,为医疗、军事等诸多需要定量分析激光生物剂量的问题提供理论依据,就需要依靠恰当的求解方法来实现对生物传热数学模型的准确求解。首先回顾了目前用于描述生物传热问题的几种最为主... 为了进一步研究激光辐照下生物组织内部热传导的机理,为医疗、军事等诸多需要定量分析激光生物剂量的问题提供理论依据,就需要依靠恰当的求解方法来实现对生物传热数学模型的准确求解。首先回顾了目前用于描述生物传热问题的几种最为主要的数学模型,而后从数值方法和解析方法两个方面系统性的综述了目前国内用于外求解生物传热模型的主流方法,总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺陷进行了横向和纵向的对比分析。回顾了对该领域研究较为深入的几位学者的主要成果,同时对国内外的最新理论突破及实际应用进行了总结,便于读者在全面了解问题的同时可以快速追踪前沿。最后简要总结了目前该领域研究中所面临的主要问题并对今后的发展方向做出了一定的展望。 展开更多

关键词 生物传热 有限元 拉普拉斯变换 有限积分变换 分离变量

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液氮冷刀共轭传热模型消融肿瘤的研究 被引量：1

14

作者 公维芳 曹秒 王彬 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2022年第6期128-133,共6页

冷冻手术是新兴的应用微创治疗癌症的有效方法,合理地设置冷刀结构及位置可以提高治疗效果。为了准确地消融肿瘤,对冷刀插入深度及冷刀内管直径变化对消融的影响进行了对比分析,提出了一种基于改进气泡填充法的新型液氮冷刀布局方案,得... 冷冻手术是新兴的应用微创治疗癌症的有效方法,合理地设置冷刀结构及位置可以提高治疗效果。为了准确地消融肿瘤,对冷刀插入深度及冷刀内管直径变化对消融的影响进行了对比分析,提出了一种基于改进气泡填充法的新型液氮冷刀布局方案,得出最佳布局并对该布局做进一步分析,结果表明距离为14 mm的冷刀布局模型在相同消融时间内能够得到更大的肿瘤致死体积以及满足对健康组织损伤较小的要求。此方法计算简单,有助于提高预测冷冻范围的准确性,可作为术前辅助治疗计划为医生提供指导。 展开更多

关键词 冷冻手术 冷刀结构 改进气泡填充法 生物传热 优化放置

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微波诱导生物热传导方程的最优控制问题

15

作者 P·德哈 R·德哈 +1 位作者 黄锋(译) 张禄坤(校) 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第4期499-504,共6页

用一组方程式描述均匀平板状生物组织的热传导,分析其分布式的最优控制问题,研究该生物组织在肿瘤局部特殊点上达到所必需的温度,通过控制微波,使微波辐射的诱导作用,在手术进程的总时间内,该肿瘤点达到过高热.研究在手术过程不同时间... 用一组方程式描述均匀平板状生物组织的热传导,分析其分布式的最优控制问题,研究该生物组织在肿瘤局部特殊点上达到所必需的温度,通过控制微波,使微波辐射的诱导作用,在手术进程的总时间内,该肿瘤点达到过高热.研究在手术过程不同时间点上生物组织温度与其长度间的依赖关系,使肿瘤达到期望的温度值. 展开更多

关键词 生物传热方程 过高热 最优化 微波 肿瘤

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基于微型风扇阵列系统的人体降温空调服 被引量：40

16

作者 曾彦彰 邓中山 刘静 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期100-105,共6页

论证基于微型风扇阵列的人体降温空调服的概念,并从理论和实验方面对其可行性进行评估。通过数值求解各类典型热环境条件下的三维Pennes生物传热方程,揭示出在皮肤表面引入微型风扇阵列时,其强化散热作用可显著降低体表的温度水平。同时... 论证基于微型风扇阵列的人体降温空调服的概念,并从理论和实验方面对其可行性进行评估。通过数值求解各类典型热环境条件下的三维Pennes生物传热方程,揭示出在皮肤表面引入微型风扇阵列时,其强化散热作用可显著降低体表的温度水平。同时,还采用红外成像技术及热电偶测温方式,对模拟人体的发热块经受风扇阵列强化散热作用前后的降温情况进行实验测定,进一步证实微型风扇阵列的高效降温特性,期望引申出新一代可灵活调节的空调服。 展开更多

关键词 微型风扇阵列系统 空调服 热舒适 红外成像 生物传热 体温调节 功能服

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不同温度场响应对西葫芦采后贮藏品质的影响 被引量：6

17

作者 李春晖 张敏 +3 位作者 艾文婷 邵婷婷 刘威 朱赛赛 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期272-277,284,共7页

为了探讨热处理传热过程对果蔬贮藏生理品质的影响规律,建立西葫芦在热激处理过程中的三维数值模型,进行三维非稳态下的数值模拟,研究热处理时西葫芦组织的传热规律及温度动态响应过程,并以40℃的热空气作为热处理介质,对处理时间分别为... 为了探讨热处理传热过程对果蔬贮藏生理品质的影响规律,建立西葫芦在热激处理过程中的三维数值模型,进行三维非稳态下的数值模拟,研究热处理时西葫芦组织的传热规律及温度动态响应过程,并以40℃的热空气作为热处理介质,对处理时间分别为0.5、1、2、4 h西葫芦的保鲜效果进行了对比实验研究。结果表明,40℃热空气处理1 h可最大限度地延长采后西葫芦冷害的发生时间,减少果实失重率,延缓丙二醛(MDA)含量和相对电导率的升高,维持较高的果实硬度和抗坏血酸含量。所建的传热模型与实际情况吻合较好,温度最大绝对误差为1.66℃。西葫芦传热模型及相关结论可为西葫芦采后热处理操作参数的确定提供参考。 展开更多

关键词 西葫芦 热激处理 冷害 数值模拟 生物传热

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激光诱导间质热疗中的治疗参数选择 被引量：8

18

作者 马宁 江世臣 +1 位作者 李和杰 张学学 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期59-61,共3页

目的:考察激光诱导间质热疗中各治疗参数对治疗效果的影响,对各治疗参数进行选择和优化。方法:基于光子传输理论,分别采用Monte　Carlo模拟方法和Pennes生物传热方程求解生物组织中的能量分布和温度分布。结果:计算得到了一般加热系统... 目的:考察激光诱导间质热疗中各治疗参数对治疗效果的影响,对各治疗参数进行选择和优化。方法:基于光子传输理论,分别采用Monte　Carlo模拟方法和Pennes生物传热方程求解生物组织中的能量分布和温度分布。结果:计算得到了一般加热系统、具有冷却设备的加热系统以及暂时阻断血液灌注条件下,激光波长、功率大小及激光加入头曝光时间对凝结区域大小的影响。结论:激光诱导间质热疗中,需要综合考虑生物组织特性和激光波长、功率及曝光时间等治疗参数来制定治疗方案。 展开更多

关键词 激光 诱导 间质热疗 治疗参数 激光生物作用 肿瘤热疗 生物传热

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体表常热流法无损检测血液灌注率实验研究 被引量：3

19

作者 李和杰 张学学 伊耀繁 《中国生物医学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期393-398,共6页

基于我们新近提出的血液灌注率体表常热流无损测量方法 ,建立相关的实验系统 ,研究了具体测试时的若干影响因素。并采用该方法对正常状况及运动后人体小臂、小腿、大腿等部位的血液灌注率进行反复测量 ,得到人体这些部位皮肤组织的血液... 基于我们新近提出的血液灌注率体表常热流无损测量方法 ,建立相关的实验系统 ,研究了具体测试时的若干影响因素。并采用该方法对正常状况及运动后人体小臂、小腿、大腿等部位的血液灌注率进行反复测量 ,得到人体这些部位皮肤组织的血液灌注率数值。这些数值与以往文献报道采用其他方法测得的实验结果非常吻合。实验结果表明 ,该方法可灵敏检测出人体不同部位、不同状态下的血液灌注率变化 ,从而得出人体表面组织血液灌注率随加热热流的变化规律 ,并得到各部位血液灌注率随组织温度上升的线性拟合公式 ,这将为超声、射频及激光肿瘤热疗等临床医学应用提供重要的参考依据。这些实验研究为发展适合于临床应用的血液灌注率无损测量仪器建立了相对完整的基础。 展开更多

关键词 体表常热流加热 血液灌注率 无损测量 生物传热 体表温升

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活体组织血液灌注率无损测量方法的研究 被引量：6

20

作者 邓中山 刘静 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-11,16,共12页

活体组织血液灌注率的无损测量是生物医学工程领域中一个十分重要而困难的课题。本文基于新近报道的血液灌注率无损测量方法 ,提出了简化的一次加热测量措施以取代原方法中必须经两次加热的不足 ,从而大大缩短了小灌注率组织的测量时间... 活体组织血液灌注率的无损测量是生物医学工程领域中一个十分重要而困难的课题。本文基于新近报道的血液灌注率无损测量方法 ,提出了简化的一次加热测量措施以取代原方法中必须经两次加热的不足 ,从而大大缩短了小灌注率组织的测量时间。由此导出了体表在一次简谐加热作用下组织温度响应的解析解 ,解的形式及随后的计算结果表明了方法的可行性。针对空间非均匀或温度依赖型血液灌注率情形 ,本文采用双倒易边界元方法研究了加热能流密度、简谐热流振幅、加热频率、皮下血管、血液灌注率、加热片面积大小等对组织温度响应幅度、相位等的影响规律 ,由此提出了无损估测非均匀血液灌注率的措施。这些系统性结论为发展适合于临床应用的血液灌注率无损测量仪器建立了相对完整的理论基础。 展开更多

关键词 血液灌注率 生物传热 无损检测 相位移动 简谐加热 双倒易边界元方法

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