在生物传热的研究中,无论是定量地揭示生物组织传热机制、重构生物活体组织局部温度场,还是进行肿瘤热疗、低温手术及器官冷藏移植等,都必须对生物组织的热特性参数有充分的了解和掌握。无损测量生物活体组织热特性参数技术的研究能够极大地促进临床医学、航空航天、仿生学等方面的发展,具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟以柱状生物活体组织为研究对象,分析其传热机制,提出一种能够通过获取生物活体组织表面的温度变化
生物活体组织热特性参数的无损测量是定量研究生物传热机理、实施热诊断和各种冷热疗法等临床医学应用的重要基础。通过本项目的研究,提出了一种新的同时测量柱状活体组织的导热系数、血液灌注率以及体积热容量的无损测量方法,称之为"三点法"。本项目给出了二维柱状生物活体组织传热数理描述及其数值解析。参数灵敏度分析结果表明,"三点法"能够以较高的精度同时测量导热系数、血液灌注率和体积热容量。本项目开发出能够同时有效地估计多个参数的实数编码遗传算法,分别设计了选择、交叉和变异算子,并通过对不同问题进行模拟估计,证明了算法的有效性,并对实验方案进行了优化设计。为了验证测量方法的有效性和准确性,对已知热特性的动态等效体模进行了热特性参数测量。结果表明,"三点法"对导热系数、血液灌注率和体积热容的测量误差可以控制在5%左右,具有较好的估计精度和可重复性。采用三点法对多个受测人员的前臂热特性参数进行了测量,获得的导热系数、血液灌注率和体积热容的数据均为合理范围。研究结果证明,"三点法"能够同时测量柱状生物活体组织的三个热特性参数,且易于实现,具有很好的开发前景。