关节炎作为一种主要的慢性病已经严重影响到人们尤其是老年人的生活质量,是老人疼痛、致残的主要原因之一。本文从传热传质学角度出发,对关节炎发病和冷热疗过程中的温度场预示、积液消除、疼痛缓解以及润滑改善等问题进行了深入研究,所取得的进展主要有以下几个方面:1.建立了真实结构下的膝关节的三维计算网格模型;通过对生物传热学中经典的Pennes方程进行数值求解,得到了正常关节和病变关节的温度场,为关节炎的红外诊断提供依据;对基于体外加热的非介入式热疗方案和基于大血管加热的介入式热疗方案进行了评估。2.从传质学的角度出发,建立了毛细血管微循环模型;并利用该模型解释了关节腔积液的形成原因;同时探讨了冷热疗在消除积液过程中的作用。3.从神经学基本原理出发,通过对H-H模型进行数值计算,从机理上解释了冷热疗能够缓解疼痛的现象;引入了混沌图对神经兴奋的周期性进行判断;分析了细胞外离子浓度对神经兴奋的影响。4.配制了人工关节液并测试了其流变性;研究了透明质酸不同分子量、浓度、温度等因素对人工关节液流变性的影响,所得出的结论同样适用于天然关节液。