皮膚生物組織光熱響應(yīng)研究.pdf

1、隨著激光生物醫(yī)學(xué)的進(jìn)展，光輻射在生物組織體中的分布以及光與組織的相互作用成為重要的基礎(chǔ)問(wèn)題，并促使了一門(mén)新的學(xué)科“組織光學(xué)”的誕生。上世紀(jì)80年代“選擇性光熱解效應(yīng)”機(jī)理的提出，使得激光在皮膚美容外科方面的應(yīng)用研究迅速開(kāi)展起來(lái)，然而，至今基礎(chǔ)研究仍然遠(yuǎn)滯后于臨床應(yīng)用，尤其在輻射曝光劑量的選擇上，臨床上仍帶有很大的盲目性與試探性，使得激光或強(qiáng)脈沖復(fù)合光治療的安全性及有效性難以保證，這一問(wèn)題成為長(zhǎng)期困擾廣大醫(yī)師的癥結(jié)所在。 本文結(jié)合

2、數(shù)值分析及實(shí)驗(yàn)手段，緊緊圍繞“皮膚生物組織光熱響應(yīng)”這一命題進(jìn)行研究，積極探索生物組織的光熱作用規(guī)律，探求輻射曝光劑量及其參數(shù)選擇、評(píng)價(jià)的依據(jù)，來(lái)提高激光或強(qiáng)脈沖復(fù)合光治療的安全性及有效性。 首先概述了光與生物組織作用的基本機(jī)制及生物組織中光傳輸、熱傳輸?shù)幕纠碚摗?在此基礎(chǔ)上，根據(jù)皮膚組織吸收光能進(jìn)而誘發(fā)熱效應(yīng)的特點(diǎn)，結(jié)合人皮膚組織等的光學(xué)特性參數(shù)，采用蒙特卡羅方法模擬了皮膚等幾種組織中的光能流傳輸分布，并比較了各個(gè)特

3、性參數(shù)對(duì)光能流分布的影響。 然后采用有限元方法，對(duì)含有激光熱源項(xiàng)的生物傳熱方程進(jìn)行求解，著重定量分析了不同曝光劑量參數(shù)（脈寬、脈沖間隔）下皮膚組織的溫度分布響應(yīng)特性，建立了評(píng)價(jià)函數(shù)n δ ，很好的評(píng)價(jià)與描述了脈沖光的傳熱特性，并探究了脈寬及脈沖間隔的選取問(wèn)題，有助于臨床上曝光劑量的選取。創(chuàng)新的提出強(qiáng)脈沖復(fù)合光的建模模型與方法，并采用有限元方法進(jìn)行了數(shù)值建模分析。 實(shí)驗(yàn)部分主要包括兩方面的內(nèi)容，其一：皮膚組織的光譜特性實(shí)驗(yàn)

4、。選用與人皮膚組織接近的離體豬皮及皮膚模擬液（脂肪乳劑、碳素墨水），分別研究了它們的光譜特性，得到了散射性粒子與吸收性粒子不同的光譜特性，并以血液（散射、吸收并存）為例進(jìn)行了驗(yàn)證。其二：皮膚組織的光熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。自行設(shè)計(jì)并研制了適用于生物軟組織體內(nèi)二維精確定位的熱電偶探針測(cè)溫及單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)定位精度高（可達(dá)10um），兩維方向易于調(diào)節(jié)。并使用該系統(tǒng)，研究了離體豬皮在激光、Nd:YAG 激光及強(qiáng)脈沖光作用下的升溫特性，并與有限元