基于ANSYS的精细乳腺有限元模型温度场仿真与临床验证

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乳腺癌作为全世界最常见的癌症之一,成为女性各类癌症中死亡率最高的一种,对人类的生命和财产安全产生巨大的威胁。如何才能够有效地预防和治疗乳腺癌是相关学者一直关注的焦点。科学研究发现,在乳腺癌早期对其进行确诊和治疗能够有效地降低其死亡率。温度是衡量人体健康与否的重要参数。当人体内产生病灶时,病灶局部新陈代谢产生异常,首先将会影响到病灶局部的温度场,病灶局部的热量最终传递到皮肤表面,使得皮表温度场发生变化。利用红外热成像技术和热层析成像技术等可以有效地探测到人体皮表的温度场和温度场的变化,因此能对相关疾病进行早期的诊断。有限元方法于上世纪六十年代被提出,自其诞生之后,依靠通用性和有效性,广泛应用于生物医学工程等工程领域,并且取得了快速的发展。功能强大、操作简单、结果可靠和高效的有限元分析软件ANSYS更是在生物医学工程研究中起到了不可替代的作用,成为有限元分析软件中的佼佼者。随着红外热成像技术和热层析成像技术的不断发展,体内异常热源对体表温度场分布的影响受到广大专家学者的广泛关注。乳腺温度场仿真研究主要是研究乳腺内部异常热源如肿瘤、炎症等对乳腺温度场分布的影响。经过不断的发展,在女性乳腺组织的传热模型和模拟仿真等领域,相关学者取得了丰硕的成果。然而经过查阅文献发现目前文献中已有的乳腺传热模型与乳腺的真实结构存在较大的差异,为了更加准确的仿真体内异常热源对乳腺组织温度场分布的影响,本文在已有模型的基础上展开了研究。本文所做主要工作如下:1.阐述了生物传热理论,研究了乳腺温度场仿真的背景、发展概况和意义,总结出常用的几种乳腺有限元模型。2.在乳腺解剖学结构、生理学特征和常用乳腺模型的基础上建立了精细三维乳腺有限元模型等一系列模型。3.对各种类型的乳腺有限元模型做了温度场仿真分析并对仿真结果进行了对比和总结。4.将各类乳腺有限元模型的温度场仿真结果与临床数据以及实验数据对比,结果十分吻合,研究所得成果为乳腺癌的热成像检测提供可靠的参考依据。
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