二,问题分析
本题主要通过让受测试者吸入含放射性元素的气体,用探测器按时测量受试者头
部某固定处和呼出气 计数率,进而分析放射性元素的变化规律,从而确定出脑血流量
系数的求解方法。
对于问题一,由脑血流引起局部地区记数率下降的速率与当时该处的记数率成正
比,并且比例系数即为该处的脑血流量系数,动脉血从肺输送同位素至大脑引起脑部
记数率上升的速率与当时呼出气的记数率成正比,进而可以确定出上升和下降速率与
记数率之间的关系式,再通过放射性元素变化量之间的关系,得到脑部的记数率关于
脑部血流系数、呼出气记数率和放射性元素衰变量的公式。随后再对呼出气记数率得
数据用 matlab 的拟合工具箱进行拟合,得到呼出气的记数率关于时间 t 的表达式,最
后将其代入上述公式进行化解,即可得到含有脑血流量系数的公式,继而得到求解脑
血流量系数的相应模型。
对于问题二,首先我们可以利用 matlab 拟合工具箱对实验数据进行拟合,得到脑
部的记数率关于时间 t 的表达式,再将其与问题一得到的关于脑部血流系数的公式取
初值后得到的表达式的系数进行对比,即可确定出相应的变量参数。然而我们发现这
种处理方法所造成的误差较大,需要对其进行改进。则可以在问题一所得的脑部的记
数率关于时间 t 的表达式的基础上,通过将实验数据中每一时刻所对应的记数率关于
时间 t 的表达式的基础上,通过将实验数据中每一时刻所对应的记数率值作为该方程
的初始值,再运用最小二乘法拟合,可以确定出不同初始值条件下的 k1 和 k2,然后
对这些值进行线性回归处理,求得 k1 和 k2 关于时间 t 的表达式,随后进行对时间 t 进
行讨论,从而确定出 k1 和 k2。