Dissertação
Análise numérica de modelos térmicos envolvendo a estimativa de parâmetros na equação da biotransferência de calor
Análise numérica de modelos térmicos envolvendo a estimativa de
parâmetros na equação da biotransferência de calor;
Numerical analysis in thermal models involving the estimation
of parameters in bioheat equation;
Numerical analysis in thermal models involving the estimation
of parameters in bioheat equation
Registro en:
Autor
Figueiredo, Alisson Augusto Azevedo
Institución
Resumen
The aim of this work is the analysis of heat transfer process in living tissues and contribute to
the early diagnosis of breast cancer by analyzing the surface temperature of the breast. Here
is presented the development of biothermic models and techniques to obtain physical parameters
present in Pennes\'s equation. Initially the 1D-transient analytical solution is obtained
using Green\'s function, and numerical solutions using nite volume method and commercial
software COMSOL Multiphysics
c for 1D, 2D and 3D transient and 2D - steady-state case.
The parameters dynamic behavior of blood perfusion and metabolism present in the Pennes\'s
equation is presented. It is also proposed the use of inverse problem techniques to estimate
the metabolism heat generation. In this sense, sequential specied function and the transfer
function method based on Green\'s functions are used. Metabolic generations simulates the
normal and abnormal behavior of tumors. The validity of the solutions are presented as
well as the analysis of the eect of blood perfusion and metabolism in bioheat transfer. The
results of the inverse problem using the technique of sequential specied function with the
correlation study were satistactory for estimate the localization and magnitude of the metabolic
heat generation of tumor, becoming the technique with potential in cases experimental
in vitro and in vivo. Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Mestre em Engenharia Mecânica Este trabalho dedica-se ao desenvolvimento de modelos biotérmicos e de técnicas para a obten
ção de parâmetros da equação de Pennes, visando o estudo dos processos de transferência
de calor que ocorrem em tecidos vivos e contribuir com o diagnóstico precoce do câncer de
mama analisando-se a temperatura supercial da mama. Inicialmente obtém-se a solução
analítica 1D transiente pelo método das funções de Green, e a solução numérica usando o
método dos volumes nitos e o software comercial COMSOL Multiphysics
c para os casos
1D, 2D e 3D transientes e 2D permanente. Analisam-se o comportamento dinâmico dos par
âmetros da perfusão sanguínea e metabolismo presentes na equação de Pennes. Em seguida,
propõe-se o uso de técnicas de problema inverso (método da função transferência e método
da função especicada sequencial) para a estimativa do perl da geração de calor metabólico
do tumor presente no corpo de um modelo biotérmico 1D. As validações das soluções obtidas
são apresentadas, assim como a análise do efeito da perfusão sanguínea e metabolismo no
processo de biotransferência de calor. Os resultados do problema inverso usando a técnica
da função especicada sequencial juntamente com o estudo de correlação foram satisfató-
rios para a estimativa da localização e magnitude da geração de calor metabólico do tumor,
tornando a técnica com potencial de aplicação em casos experimentais in vitro e in vivo.