清华大学 热能工程系 热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084
提出了考虑组织气化温度动态变化的选择性光热解(SP)光热作用新模型,模型包括模拟激光能量在组织内分布规律的基于网格的三维Monte Carlo模拟方法,计算组织内温度分布的考虑组织热物性参数和气化温度动态变化的三维Pennes生物传热方程,以及计算组织热损伤程度的Arrhenius方程3个部分。研究表明,滞留水蒸气系数k对结果有很大影响。k=0,0.022,0.18和1时的动态气化温度SP模型的数值结果分别接近于恒定100 ℃气化温度SP模型、恒定110 ℃气化温度SP模型、恒定130 ℃气化温度SP模型和不考虑气化影响的SP模型。
医用光学 选择性光热解 光热作用 动态气化温度 气化潜热 皮肤外科
清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084
利用选择性光热解(SP)的三维光热作用模型, 对血管尺寸、位置和数目等血管参数对皮肤组织选择性光热解作用中光热响应规律的影响进行了理论分析和数值求解。数值结果表明, 当利用选择性光热解效应热损伤皮肤组织内的特定血管时, 假如一定区域内有其他血管存在, 则目标血管的热损伤率会受区域内其他血管的影响而减小。这个区域的大小与激光光斑大小及激光波长有关。一般来说, 当血管处于激光光斑以外或深度超过1 mm(对于585 nm激光)时, 这些血管的影响可忽略不计。
医用光学 选择性光热解 血管参数 光热作用 气化潜热 皮肤外科
清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室, 热能工程系, 北京 100084
为深入研究激光和生物组织的相关参数对激光蚀除生物组织过程的影响规律, 在McKenzie三层结构模型的基础上, 提出了包含碳化层、干化层、脱水层、凝结层和正常组织在内的激光蚀除生物组织多层结构模型, 并进行了数值模拟与分析。结果表明, 蚀除速度与激光功率密度呈近似线性关系; 碳化层、干化层和凝结层的厚度皆随激光功率密度的增加而减小, 并逐渐趋于定值; 而脱水层的厚度则随激光功率密度的增加而增大, 并逐渐趋于定值。波长为2.94 μm的Er:YAG激光蚀除生物组织时, 组织热损伤的总厚度小于波长为10.6 μm的CO2激光造成的损伤, 更适合用于激光外科手术。
医用光学与生物技术 激光蚀除 多层结构模型 影响因素 稳态模型 生物组织
清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084
建立了描述温控加热方式下激光诱导肿瘤间质热疗过程中动态光热作用的二维圆柱坐标下的数学模型,采用基于网格的蒙特卡罗方法数值模拟热疗过程中激光能量在非均质生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhenius方程数值求解组织内的温度场和热损伤体积的变化.通过数值模拟的方法分析了激光波长、激光功率、温控范围等因素对激光诱导肿瘤间质热疗中热损伤体积的影响.数值模拟的结果表明,通过选择合适的治疗参数,可以得到各种不同大小的热疗区域.本文的结果和结论对于临床治疗方案的制定具有一定的理论指导意义.
激光诱导肿瘤间质热疗 动态光热作用 蒙特卡罗模拟 生物传热 参数选择
