Etude expérimentale et numérique de la diffusion de la chaleur dans la peau : influence de la circulation sanguine

Agir rapidement sur des brûlures corporelles, pour éviter la propagation des lésions due à la diffusion de la chaleur est un des objectifs à long terme de cette étude. L'article présente une expérimentation et propose un modèle numérique de la peau de l'avant-bras. L'évolution de la chaleur est mesurée avec une caméra infrarouge et les résultats ont montré une très nette influence de la circulation sanguine sur la diffusion de la température

Propriétés thermomécaniques de la peau et de son environnement direct

The aim of this study is to propose a combined model of heat transfer in the vein and tissue of human skin. It allows to better understand the thermomechanical behavior of the skin and its direct environment when exposed to strong thermal variations. The work is based on experimental and numerical investigations. The first experimental step consists in placing a cooled or a heated cylindrical steel bar on the skin of a human forearm and measuring the temperature change using an infrared camera. Blood circulation in the veins was seen to clearly influence heat diffusion. The second experimental step consists in measuring geometrical properties of the veins and blood velocity using an echo-Doppler probe. These experimental measurements provide a numerical model of the skin and its direct vicinity. The three-dimensional multilayer model uses Pennes equation to model biological tissue and the convective heat transport equation, to model blood. The properties of the biological materials obtained from the literature are validated by our experimentation. The numerical model is able to simulate the experimental observations, but also to estimate blood temperature and velocity in the veins. Finally, a numericalmodel of thermal damage, coupled with the multilayer model of skin, was developed in this study. It simulates the damage due to burning of the skin and to test the efficacy of different treatments to limit the damage.Le but de cette étude est de proposer un modèle combiné au transfert de chaleur dans les veines et les tissus de la peau humaine. Ce modèle permet de mieux comprendre les comportements thermomécaniques de la peau et de son environnement direct lorsqu'ils sont exposés à de fortes variations thermiques. Le travail est basé sur des études expérimentales et numériques. La première étape expérimentale consiste à placer une barre d'acier cylindrique refroidie ou réchauffée sur la peau d'un avant-bras humain et de mesurer l'évolution de température en utilisant une caméra infrarouge. L'influence de la circulation sanguine dans les veines sur la diffusion de la chaleur est très nettementmise en évidence. La deuxième étape expérimentale consiste à mesurer les propriétés géométriques des veines et la vitesse du sang en utilisant une sonde d'écho-Doppler. Ces mesures expérimentales servent à l'élaboration et à la validation d'un modèle numérique de la peau et de son environnement direct. Ce modèle tridimensionnelmulticouche utilise l'équation de Pennes pour modéliser les tissus et celle de la chaleur dans un fluide pour modéliser le sang. Les propriétés des matériaux sont tirées de la littérature et validées par notre expérimentation. Le modèle numérique permet de retrouver lesmesures expérimentales, mais aussi d'accéder à la température et à la vitesse du sang dans les veines. Enfin, un modèle numérique d'endommagement thermique, couplé aumodèle multicouche de la peau, a été développé dans cette étude. Il permet de simuler l'endommagement suite à une brûlure de la peau et de tester l'efficacité de différents traitements visant à limiter les lésions

Thermomechanical properties of the skin and its direct environment

Le but de cette étude est de proposer un modèle combiné au transfert de chaleur dans la veine et des tissus de la peau humaine. Il permet de mieux comprendre le comportement thermomécanique de la peau et de son environnement direct lorsqu'ils sont exposés à de fortes variations thermiques. Le travail est basé sur des études expérimentales et numériques. La première étape expérimentale consiste à placer une barre d'acier cylindrique refroidie ou réchauffée sur la peau d'un avant-bras humain et en mesurant l'évolution de température en utilisant une caméra infrarouge. L'influence de la circulation sanguine dans les veines sur la diffusion de la chaleur est très nettement.La deuxième étape expérimentale consiste à mesurer les propriétés géométriques des veines et la vitesse du sang en utilisant une sonde d'écho-Doppler. Ces mesures expérimentales fournissent un modèle numérique de la peau et de son environnement direct. Le modèle tridimensionnel multicouche utilise l'équation biothermique de Pennes pour modéliser les tissus et celle de la chaleur dans un fluide pour modéliser le sang. Les propriétés des matériaux sont tirées de la littérature et validées par notre expérimentation. Le modèle numérique permet de retrouver les mesures expérimentales, mais aussi d'accéder à la température et à la vitesse du sang dans les veines. Enfin, un modèle numérique d'endommagement thermique, couplé au modèle multicouche de la peau, a été développé dans cette étude. Il permet de simuler l'endommagement suite à une brûlure de la peau et de tester l'efficacité de différents traitements visant à limiter les lésions.The aim of this study is to propose a combined model of heat transfer in the vein and tissue of human skin. It allows to better understand the thermomechanical behavior of the skin and its direct environment when exposed to strong thermal variations. The work is based on experimental and numerical investigations. The first experimental step consists in placing a cooled or a heated cylindrical steel bar on the skin of a human forearm and measuring the temperature change using an infrared camera. Blood circulation in the veins was seen to clearly influence heat diffusion. The second experimental step consists in measuring geometrical properties of the veins and blood velocity using an echo-Doppler probe. These experimental measurements provide a numerical model of the skin and its direct vicinity. The three-dimensional multilayer model uses Pennes equation to model biological tissue and the convective heat transport equation, to model blood. The properties of the biological materials obtained from the literature are validated by our experimentation. The numerical model is able to simulate the experimental observations, but also to estimate blood temperature and velocity in the veins. Finally, a numerical model of thermal damage, coupled with the multilayer model of skin, was developed in this study. It simulates the damage due to burning of the skin and to test the efficacy of different treatments to limit the damage

Influence of gravity on the skin thermal behavior: experimental study using infrared thermography

In order to better understand the thermomechanical behavior of the skin and its direct environment, we present an experimental study using infrared thermography. This experimental study aims to highlight quantitatively some effects of blood flow on the heat diffusion. The originality of this research is to change the blood flow by using effects of gravity and to quantify the temperature changes. The experimental step consists to put a cylindrical steel bar cooled or warmed on the skin of a human forearm and to measure the change of the temperature using an infrared camera. Measures have been recorded for different positions of the forearm. We noted very clearly the influence of blood circulation in the veins on the diffusion of the temperature. The return to thermal balance is faster when the arm is in a horizontal position. More over, a comparative study of experimental cooling and warming showed a symmetrical thermal behavior for the skin under this type of thermal solicitations. This work provided to build a database which can be used for the validation of predictive thermal models of human skin

Combined model of human skin - heat transfer in the vein and tissue: experimental and numerical study

International audienceThe aim of this study is to propose a combined model of heat transfer in the vein and tissue of human skin. It allows to better understand the thermomechanical behavior of the skin and its direct environment when exposed to strong thermal variations. The work is based on experimental and numerical investigations. The first experimental step consists in placing a cooled cylindrical steel bar on the skin of a human forearm and measuring the temperature change using an infrared camera. Blood circulation in the veins was seen to clearly influence heat diffusion. The second experimental step consists in measuring geometrical properties of the veins and blood velocity using an echo-Doppler probe. These experimental measurements provide a numerical model of the skin and its direct vicinity. The three-dimensional multilayer model uses Pennes equation to model biological tissue and the convective heat transport equation, to model blood. The properties of the biological materials obtained from the literature are validated by our experimentation. The numerical model is able to simulate the experimental observations, but also to estimate blood temperature and velocity in the veins

Reseña del libro : Policías escritores, delitos impresos. Revistas policiales en América del Sur de Diego Galeano y Marcos Luiz Bretas (coords.)

Policías escritores, delitos impresos es una compilación de artículos sobre revistas policiales sudamericanas, que circularon entre fines del siglo XIX y mediados del siglo XX.Fil: Petrecca, Mariano. Universidad de Buenos Aires; Argentina