中文摘要：

无损探测人体组织内部热信息，实现体内异常热源定量测量和疾病可视化诊断，是医用红外成像的重要研究目标。项目拟从生物传热机理出发，对生物组织内外传热机制进行深入研究，建立合理的多相性和各向异性复杂生物组织传热数学模型。用ANSYS有限元分析软件，对典型边界条件的生物传热模型进行精确数值求解，结合实（访）体实验测试数据比对优化理论模型。基于优化模型，求解生物传热的逆过程，探索体表长波红外热像反演体内热源分布的规律。把体表温度分布及变化，通过热量传播反演，经计算机分析和处理，构建人体组织内部温度场。进一步结合人体解剖结构，重构高分辨率体内透视伪彩红外热像，获得人体组织内部热物性参数和病变部位的详细信息。促进人体内组织非接触无损无害无辐射的热物性参数精确测量，推动红外热成像技术由体表温度分布热像到体内组织透视热像的精确构建，为疾病可视化诊断和治疗提供定量依据。这将为医用长波红外成像研究探索新的途径。

结论摘要：

无损探测人体组织内部热信息，实现体内异常热源定量测量和疾病可视化诊断，是医用红外成像的重要研究目标。项目主要探讨稳态多热源及分布式热源的反演和长波红外透视成像，应用在定量化生物组织的红外无损探测上。 项目完成了通过生物体表温度热像反演体内热源分布，重构内部温度场，从而构建长波红外透视成像方法的探索。主要完成了以下创新内容1. 不同形状均质与非均质组织稳态热传导模型；2. 针对不同形状对象设计简单有效的有限元网格剖分方案，简化有限元传热矩阵方程求解；3. 分析高度欠定问题的不适定性，探讨相关的正则化方法的适用性，应用分段多项式谱截断奇异值分解法的正则化方法的思路，替换其中的微分算子矩阵及利用迭代排除方法对热源进行先分后合的过程，有效改善处理多热源反演时存在的严重热源叠加效应，为体表温度热像反演内热源分布和体内温度场精确重构奠定基础；4.应用于生物仿体和生物组织材料的内热源反演和温度场重构，重构出样品内所有节点的温度分布，能够准确反演出多热源各参量信息，达到无损探测内热源温度及位置信息，研究表明内热源位置探测精度达毫米级； 5.应用于复杂的生物体热场的分布式热源反演，实现人体上臂组织截面内温度场重构和体内长波红外透视成像试验，并与X射线成像图像比较。研究取得了一定成果。项目为红外无损探测及生物医学红外成像领域提供了一种可行的方法，为促进人体内组织非接触无损无害无辐射的热物性参数精确探测，为医用长波红外成像研究探索新的途径。 研究工作发表学术论文15篇，SCI收录6篇，其中一区SCI论文1篇，EI收录5篇，参加国际学术会议发表论文3篇，申请国家发明专利5件，获得发明专利授权1件，培养研究生14人。