在生物组织中使用自适应模拟回火算法进行内部热源的非侵入性重建

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 热物理 热物理
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 人体病变中的精确热量分布对于疾病分析,诊断和治疗至关重要.
• 从表面温度获得内部热源是生物热传递中的一个复杂的反向问题.
• 现有的方法往往涉及复杂的边界条件和规范化,限制了临床应用.

研究的目的:

• 将逆生物传热问题转化为直接的问题,用于非侵入性内部热源重建.
• 开发一种方法来确定生物组织内的3D温度场和热源位置.
• 验证拟议方法的准确性和临床应用的潜力.

主要方法:

• 使用自适应模拟回火 (ASA) 算法来优化热源位置 (P(x,y,z)) 和温度 (T).
• 通过将模拟的表面温度与红外温度测量结果进行比较,将反向问题转化为直接模拟.
• 计算了模拟和测量表面温度之间的差异,以改进热源参数.

主要成果:

• ASA算法成功地重建了热源的位置和温度,与实验数据高度接近.
• 该方法有效地确定了生物组织内的相应的3D温度场.
• 模拟结果证明了非侵入性地绘制内部热源的可行性.

结论:

• 提出的方法为内部热源和温度场的非侵入性重建提供了一个有希望的方法.
• 这种技术在瘤高温和热诊断等临床应用方面具有显著的潜力.
• 将反向问题转化为直接问题简化了这个过程,并避免了复杂的数值程序.