РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПОЛУБЕСКОНЕЧНОЙ СРЕДЕ, ОБУСЛОВЛЕННОЕ ИСТОЧНИКАМИ РАЗНОЙ ФОРМЫ

Термографические методы на основе ИК-изображений активно используются в медицинской практике для ранней диагностики заболеваний, при проведении клинических процедур и хирургических операций. Одним из слабых мест указанных подходов является то, что изображения зашумлены тепловым влиянием слоя ткани, находящейся между обследуемым органом и тепловизором и, следовательно, лишь косвенно несут информацию о температурном режиме внутренних органов. С целью повышения методов дистанционных термографических исследований кожного покрова человека разработан способ расчета температуры, обусловленный наличием в ткани источников тепла разного происхождения, который основан на использовании аппарата теории линейных систем и результатов расчета от точечного источника. Рассмотрены источники в виде сферы, цилиндра разной ориентации, прямой линии, круга. Указаны особенности тепловых полей от них. Получены простые формулы для температуры от сферического источника внутри и вне его в бесконечной среде. Приведено сопоставление температур от нагретой линии конечной и бесконечной длины. На примере цилиндрического источника более детально выполнен анализ температуры внутри источника и вне его в зависимости от теплофизических параметров, глубины залегания, размеров. Особое внимание уделено сопоставлению результатов распределения температуры на поверхности кожи и его размеров. Полученные данные можно использовать для коррекции температуры в термографических исследованиях.

1. Draper, J. W. The calculation of skin temperature distribution in thermography / J. W. Draper, J. W. Boag // Phys. Med. Biol. – 1971. – Vol. 16, № 2. – P. 201–211.

2. Awbery, J. H. Heat flow when the boundary condition is Newtons’s law / J. H. Awbery // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. – 1929. – Vol. 7, № 47. – P. 1143–1153.

3. Gustafsson, S. E. Torell Analytical calculation of the skin temperature distribution due to subcutaneous heat production in a spherical heat source (relevant to thermography) / S. E. Gustafsson, S. K. Nilsson, L. M. Torell // Phys. Med. Biol. – 1975. – Vol. 20, № 2. – P. 219–224.

4. Barun, V. V. Thermal action of a short light pulse on biological tissues / V. V. Barun, A. P. Ivanov // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2003. – Vol. 46, № 17. – P. 3243–3254.

5. Carslaw, H. S. Conduction of Heat in Solids / H. S. Carslaw, J. C. Jaeger. – 2nd ed. – Oxford: Clarendon Press, 1959.