结  论 27

致  谢 28

参 考 文 献 29

附  录 31

1  引言

生物传热学作为一门跨学科的新兴学科,近年来得到了迅速的发展,其核心在于探索生命最基本的特征之一——物质与能量的传递规律并加以有效应用，其内容在临床医学工程领域中具有极其重要的理论意义和应用价值，已经成为当今学术界竞相关注的前沿[1]。

生命过程中最基本的特征之一就是生物体与外界环境之间存在物质与能量的交换过程。构成生命过程的两个最基本的子过程是：

（１）生化过程　生物通过生化过程，实现物质与能量以及物质与物质之间的交换，为生物的存在提供最基本的能量和养分；

（２）传递过程　他将生化过程中产生的能量和营养物质传递到生物机体的各个部分，同时将生化过程中产生的废弃物排出体外。

生命活动中，人体新城代谢产生热量的散失通过包括体内的传热和体表的散热两个环节：热量在体内依靠组织的热传导和血液、体液的流动来进行传递；当传热到体表以后，热量会按照不同的散热方式，如传导、对流、辐射、水分蒸发与、热转化为功等散失到环境空间[2]。

一般来说，集体细胞新陈代谢越快，产生的热量也就越多，如初生的肿瘤细胞是所有细胞中新陈代谢最强的，因此它产生的热量也是最多的；骨骼细胞新陈代谢比较慢，产生的热量也就较少。不同细胞产生的热量不一样，热量由体内向体表传递，形成可由红外热成像探测得到的体表温度分布图。

正常人体是一个代谢基本平衡的热辐射体，当人体组织代谢、血液循环等状态发生改变时，可由产生局部温度升高或降低的温度异常区，这个温度异常区域的分布形态就是体内某种病灶的反映。以恶性肿瘤为例，其病理特点是局部代谢活跃，病变部位温度升高，Folkman研究证明恶性肿瘤早期，当直径2mm仅有60万个细胞时，其附近就有血管增生，为肿瘤生长提供营养保证[3]。

相对于人体正常组织的传热，病灶会产生更多的热量，因此可以把该病灶看作为组织内的异常热源，即内热源。人体的内热源一定会传到体表[4]，该内热源所释放出的热量将会在体表温度分布上有所体现。因此，医用红外热成像技术是癌症早期诊断的有效手段，该技术开辟了以检查功能为主、并不同于放射核素示踪检查的新的医学影像系统。然而，传统的医学红外成像诊断技术主要通过人体表面温度分布的红外热像定性地对其内部病变进行诊断。由于红外热像仪是被动地接收人体的红外辐射信号，所成的红外热像是人体皮表温度的分布图像，因此皮表温度分布的不同呈现与人体内部热源之间的关系有待于进一步确定[5]。

为了分析体内热源对皮表温度分布的影响，文章从生物传热理论出发，分析了生物体内部以及与环境之间的传热机制，给出了生物传热方程的推导过程，建立了两种不同类型的热源影响组织表面温度分布的模型，并根据所建立的模型分析了不同热源参数对组织表面温度分布的影响。

2  内热源对组织表面温度分布影响研究

2.1  生物组织内部传热机制

热量的传递通常可以归纳为传导、对流和辐射三种形式。由于人体内各部分之间温差不大，辐射换热可不予考虑。因此组织内部传热机制主要是导热和对流。

2.1.1  导热 含内热源的红外热像的数值模拟(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_75226.html