Análise numérica de modelos térmicos envolvendo a estimativa de
parâmetros na equação da biotransferência de calor

Figueiredo, Alisson Augusto Azevedo

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14981

Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	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
Alternate title (s):	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
Author:	Figueiredo, Alisson Augusto Azevedo
First Advisor:	Guimarães, Gilmar
First member of the Committee:	Araújo, Cleudmar Amaral de
Second member of the Committee:	Barbosa, Marcos Pinotti
Summary:	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.
Abstract:	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.
Keywords:	Equação de Pennes Parâmetros termofísicos em tecidos Problemas inversos em biomecânica Thermophycal parameters in tissues Inverse problem in biomechanics Calor - Transmissão Corpo humano
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	FIGUEIREDO, Alisson Augusto Azevedo. Numerical analysis in thermal models involving the estimation of parameters in bioheat equation. 2014. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.394
Document identifier:	https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.394
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14981
Date of defense:	14-Aug-2014
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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