1 西安培华学院中兴电信学院, 陕西 西安 710125
2 陕西师范大学计算机科学学院, 陕西 西安 710119
制冷剂喷射冷却(CSC)是采用激光热疗法治疗葡萄酒色斑(PWS)的重要辅助手段。为了揭示CSC在激光热疗中的冷却保护机理, 采用计算机数值计算的方法定量分析带有CSC的PWS激光热疗过程。结果表明, 采用计算机数值解法离散微分方程, 很好地模拟了带有CSC的PWS激光热疗过程。CSC可有效保护表皮层免受热损伤, 而且可提高激光热疗过程中的许用激光能量密度, 有助于增加疗效; 皮肤表面温度随着传热系数的增加而降低, 但降低的幅度随传热系数的增大而不断减小; 提高组织的初始温度有助于提高疗效, 但有可能带来热损伤危险, 应同时适当延长制冷剂喷射时间以避免发生热损伤。
医用光学 制冷剂喷射冷却 数值模拟 激光热疗 葡萄酒色斑 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 021701
西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室， 陕西 西安 710049
根据表皮内黑色素的产生及迁移特点，提出10种黑色素形态分布假设，采用两尺度皮肤传热模型研究黑色素形态分布、激光脉宽、病变血管尺寸和深度等参数对激光治疗葡萄酒色斑过程中表皮层和血管能量阈值的影响。结果表明,黑色素分布对表皮能量阈值影响较大，对血管无明显影响。黑色素分布越均匀，血管尺寸越小、埋藏越浅，则血管性皮肤疾病疗效越好。黑色素仅分布于表皮基底层时，应适当延长制冷剂喷雾时间。血管性皮肤疾病达最佳疗效前提下，黑色素分布越均匀、血管尺寸越大，应选取接近病变血管热弛豫时间的较长脉宽（15~20 ms）激光；血管尺寸越小，埋藏越深，皮肤激光手术中应选取较短脉宽（小于5 ms）激光。
医用光学 血管性皮肤疾病 黑色素形态分布 激光热疗 制冷剂喷雾冷却 能量阈值 中国激光
2016, 43(11): 1107002
1 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室， 陕西 西安 710049
2 美国亚克朗大学机械工程系， 亚克朗 俄亥俄 44325
制冷剂闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计，进一步增进冷却效率和改善治疗效果，搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台，设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴，采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法，应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度，定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影响，并对其传热规律和雾化特性进行了系统的分析比较。此外，提出了评价喷嘴冷却效率标准，给出了采用不同几何尺寸喷嘴时冷却表面换热量随喷雾距离的变化规律。
激光技术 制冷剂闪蒸喷雾冷却 激光皮肤手术 喷嘴 传热特性
1 西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室,陕西 西安 710049
2 美国Akron大学 机械工程系,Akron,OH 44325
制冷剂低温喷雾冷却是激光治疗葡萄酒色斑的主要辅助手段,可以有效保护表皮不受热损伤。目前采用的R134a制冷剂不易抵消深色人种皮肤的黑色素对激光能量的大量吸收,采用沸点更低的R404a制冷剂可以更好保护黄色与黑色人种的皮肤。针对单个液滴建立了蒸发过程的理论模型,水滴蒸发实验的预测结果与实验结果非常吻合,验证了模型的有效性。利用该模型比较了R404a液滴与R134a液滴的蒸发冷却效果,发现R404a液滴可以达到更低的温度。分析了不同初始直径和环境蒸气质量分数对R404a液滴蒸发特性的影响,所得结果对于黄色和黑色人种激光手术治疗鲜红斑痣的制冷剂喷雾手术有参考价值。
医用光学 鲜红斑痣 激光手术 制冷剂喷雾冷却 液滴蒸发
1 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 美国阿克伦大学机械工程系, 美国 阿克伦 44325
制冷剂喷雾冷却(CSC)是激光治疗鲜红斑痣(PWS)手术的重要辅助手段。为了深入了解制冷剂喷雾特性以提高冷却效率、优化喷嘴设计,利用质量传递数法推导传质方程,通过选取合适的阻力系数经验关联式建立了动量方程,考虑液滴蒸发以及与环境气体的对流换热建立了液滴能量方程,初步建立了单个制冷剂液滴平衡蒸发阶段蒸发冷却理论模型。利用建立的模型模拟悬挂水滴冷冻过程的过冷阶段,并在变物性条件下预测了制冷剂液滴温度随飞行距离的变化,结果与实验对比证明了模型的有效性。有关液滴初始参数对液滴蒸发冷却特性影响的研究结果表明,本模型可以为制冷剂喷雾冷却实际应用于激光治疗鲜红斑痣手术提供有效的分析方法。
医用光学与生物技术 制冷剂喷雾冷却 数学建模 激光手术 鲜红斑痣 液滴蒸发
