通过红外热像仪的探测，得到表面温度分布后，基于一定规律，进行断层分析是得到体内热源信息的有效途径。热断层技术[1]（Thermal Texture Maps）即是根据人体热量从内部传递到外部的传热规律，反推算出人体内热源状态，由此测出热源的深度、形状及热辐射等值，为定性诊断提供定量依据的技术。断层分析构建层析图像是医用红外热成像的一种新探索。

1.1 医学背景

    从医学角度看，体内细胞不断进行新陈代谢产生热量，热量从体内向体外传递，到达皮肤表面，向环境放热，整个过程达到产热与散热的平衡，形成了相对稳定的体温分布。当人体内部存在病变组织时，病变处血液供应比正常组织好，新陈代谢产热快，导致其温度比周围组织高，病变处温度的升高会对人体的体表温度分布产生一定的影响，由此，我们就可以把体表温度分布和体内的异常热源相联系，通过体表温度分布得到体内热源的情况。

医学研究表明，疾病的早期发现对治疗有着关键性的作用。正常细胞病变初期，细胞快速增殖，血供较正常细胞更好，新陈代谢产热高，病变区域温度增高，但是其结构形态还未变化，因此，并不能用现有的CT、MRI等基于结构影像学的设备探测到病变细胞的位置和大小。即相较于结构影像的探测方式，红外热成像探测可以更早地发现体内病变，并提供病变组织的基本信息，可实现疾病的早发现早治疗，治愈希望大大增加。

1.2 研究发展概况

1.2.1 红外热成像技术概况介绍

1.2.2 生物传热学发展概况

1.3 本论文的主要工作

本论文从传热学理论出发，对生物传热过程进行正向分析和逆向分析；根据解剖学原理，将人体前臂合理分为三层，并将肌肉组织细分到浅层肌肉组织和深层肌肉组织；比较现有的生物传热模型，在浅层组织处选取简单易计算的pennes模型和较为复杂准确的WJ模型进行ansys仿真，获取表面温度分布，对模型进行比较。工作分布如下：

（1）从传热学基本形式出发，分析人体组织热传递的过程，导出每个基本传热形式的表达式；

（2）对生物传热过程进行正向分析和逆向分析，逆向分析中将组织分为均匀介质和分层介质；源:自~优尔·论`文'网·www.youerw.com/

（3）比较不同的传热方程，建立分层模型，用ansys分析求解得到表面温度分布，并将两种模型进行比较分析。

2 生物传热过程的物理分析

2.1 传热学解析

    从传热机理来看，传热过程是由三种基本方式，即热传导、放热与热辐射构成；任何情况、任何复杂的热量传递，其传热方式都不过是热传导、放热或者热辐射三种基本方式的其中一种，或者几种的组合，包含了这几种基本传热方式的总的传热形式叫做传热【6】。

2.1.1 热传导部分   

    热传导的定义为：当物体内部存在温度差时，物体内部的热量就会从高温部分向到低温部分传递，这种热量的传递方式就是热传导，传热学表明，热传导的过程可用傅里叶定律表示，即：在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比例于垂直于改截面方向上的温度变化率和截面面积[7]；一维情况下，热传导表达式为：

                                                         (2.1.1)

式中，k为导热系数，表征物体的导热能力,单位为 ；A为导热截面积，单位为 ；所求Q为单位时间内通过给定截面的热量，即热流量，单位为W；“-”表示热传递方向沿温度降低的方向。 ANSYS医用红外层析成像关键技术研究(2):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_72279.html