Solution of the Inverse Bio-Heat Transfer Problem for a Simplified Dermatological Application: Case of Skin Cancer

Resumen

En esta investigación se ha implementado una técnica numérica fundamentada en el acoplamiento del método de elementos de frontera con la técnica de templado simulado, con la finalidad de resolver el problema inverso de transferencia de calor para una aplicación dermatológica. La minimización de la función objetivo se ha dirigido hacia la posibilidad de estimar parámetros termo-físicos y geométricos de tumores hipotéticos muy pequeños alojados en el tejido de la piel (tumores con niveles de profundidad < 3 mm). La investigación considera que el proceso de transferencia de calor en los tejidos de la piel y el tumor puede describirse por el modelo de bio-transferencia de Pennes bajo la consideración de metabolismo y perfusión sanguínea homogéneos, previo a la etapa de necrosis por parte del tumor. Debido a la falta de información experimental, la solución del problema inverso se ha llevado a cabo utilizando campos superficiales de temperatura contaminados con diferentes niveles de ruido con el fin de simular la distribución de temperatura que se obtendría in-situ por un equipo termográfico durante una prueba clínica. La convergencia hacia los valores esperados ha mostrado la generalidad de la técnica en diferentes casos de estudio.