生物多孔介質熱輸運特性的分形分析.pdf

1、隨著科學技術、現代醫(yī)療水平的發(fā)展與進步，生物多孔介質熱輸運的研究在腫瘤熱療、低溫外科、移植器官的冷凍儲存、生物組織的切割與焊接、疾病診斷、食物的儲存和保鮮及熱舒適分析等生物科學與醫(yī)學領域受到了廣泛關注，已成為國際學術界的研究熱點之一。大量研究表明生物多孔介質的輸運通道如血管樹、支氣管樹、動植物養(yǎng)分輸運系統等都具有統計自相似的特征，這種輸運系統的微結構在一定尺度范圍內具有分形特征，并可采用類分形樹狀分叉網絡來描述。所以，分形幾何理論可用于

2、分析這類生物多孔介質的熱輸運問題。在本文中，作者主要研究由血管樹及其周圍的組織組成的具有分形特征的生物多孔介質的熱輸運特性。預計該研究在了解和揭示生物組織的熱輸運特性、物理機理及臨床應用中有重要的科學意義和實際應用價值。
　　本文包括五章。第一章綜述了生物多孔介質的熱輸運的研究背景、理論研究和實際應用方面的進展，并簡單介紹了類分形樹狀分叉網絡和分形幾何理論。第二章基于隨機分布的血管樹的母管直徑滿足分形標度律，我們分析了含有隨機分布

3、的血管樹的生物多孔介質的熱傳導特性，提出了含有隨機分布的血管樹的生物多孔介質的有效熱導率的分形模型。理論模型預測與已有的死亡組織的實驗數據吻合較好。并分析了有效熱導率隨血管樹的結構參數的定量變化關系。第三章研究考慮了血液流動的影響，應用分形理論與方法分析了含有隨機分布的血管樹的活體生物組織的傳熱特性，提出了含有隨機分布的血管樹的活體生物組織的有效熱導率的分形模型，并詳細討論了考慮血液流動后，血管樹的結構參數對有效熱導率的影響?；铙w組織的

4、有效熱導率的預測與現有的活體組織的實驗數據吻合較好，比死亡組織的實驗數據和無血液流動的有效熱導率模型的預測高。第四章研究了基于血液循環(huán)系統，建立了由一個動脈血管樹和靜脈血管樹構成的血管網絡和其周圍的組織組成的生物組織模型。根據傅里葉定律和熱電模擬的方法，分別推導了死亡組織（無血液流動）和活體組織（有血液流動）的有效熱導率的解析表達式。兩種模型分別與死亡組織和活體組織的實驗數據吻合較好。第五章總結了本文的主要內容和創(chuàng)新點，并對應用分形幾何