基于激光治療的光纖終端研究.pdf

1、本文針對(duì)基于激光在腫瘤治療中應(yīng)用的光纖終端，進(jìn)行了以臨床應(yīng)用為目的的實(shí)驗(yàn)研究工作。對(duì)所涉及的生物光學(xué)、生物傳熱學(xué)、相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制都作了相應(yīng)的論述與研究。形成了一套基于激光治療的光纖終端的研究方法。并為光纖終端的制作和臨床應(yīng)用打下了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是激光與生物組織的相互作用。根據(jù)其波長(zhǎng)、能量和作用方式的不同，其在醫(yī)學(xué)治療中形成了不同的分支。例如，利用光波長(zhǎng)的光動(dòng)力學(xué)療法、利用

2、激光強(qiáng)能量的激光手術(shù)和弱激光的間質(zhì)熱療法等。而這些療法目前主要應(yīng)用在對(duì)腫瘤的治療中。在激光治療腫瘤的過(guò)程中，作為傳能部分的光纖終端，對(duì)治療效果起著極其重要的作用。由于生物組織中腫瘤的大小、形狀和位置各不相同，所以，直接與腫瘤組織相作用的光纖終端的傳光能力、形狀結(jié)構(gòu)以及對(duì)光能的分散程度和形狀，將會(huì)影響到治療的最終結(jié)果和治療的成敗。因此，本文從對(duì)光纖終端形狀的分析著手，對(duì)與之相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本文首先介紹了激光和激光技術(shù)

3、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；介紹了與激光醫(yī)學(xué)相關(guān)的組織光學(xué)、組織傳熱學(xué)、激光技術(shù)、激光的動(dòng)力學(xué)療法和激光熱間質(zhì)療法等各領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r、目前的研究水平和實(shí)際應(yīng)用情況。指出了激光技術(shù)在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出了本文的研究方向和思路。隨后，根據(jù)生物組織的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和光子在物質(zhì)中的傳輸理論，從理論上探討了光在生物組織中的傳播現(xiàn)象。提出了利用蒙特卡羅方法，研究光纖終端出射光與光纖終端形狀關(guān)系的方法，是蒙特卡羅方法在激光醫(yī)學(xué)中的一種新的應(yīng)用方式。利用蒙特卡羅方法，

4、對(duì)光纖終端射出光在生物組織中的分布與傳播進(jìn)行的模擬，增加了光纖終端在設(shè)計(jì)和使用中的直觀性和可靠性。并且對(duì)激光與生物組織相互作用的熱現(xiàn)象進(jìn)行了分析。根據(jù)生物組織的熱傳導(dǎo)方程和生物組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，利用有限元的方法，分析了不同光纖終端在生物組織中形成的熱分布。在利用Ansys軟件進(jìn)行模擬分析時(shí)，為了能更加突出主要的問(wèn)題，所以在軟件的使用中，將生物組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單化。這與實(shí)際存在著一定的差別，但其模擬結(jié)果對(duì)光纖終端的研究是具有指導(dǎo)意義的。在激

5、光的熱間質(zhì)療法中，對(duì)溫度的控制和測(cè)量是至關(guān)重要的。準(zhǔn)確的控制溫度，能夠獲得良好的效果，達(dá)到治療的目的，同時(shí)最大限度地減少激光對(duì)正常組織的損傷。要達(dá)到控制溫度的目的，首先要能夠準(zhǔn)確的測(cè)量溫度。本研究對(duì)幾種不同的測(cè)溫方法進(jìn)行了分析。提出了一種新的用于熱間質(zhì)療法的測(cè)溫方法；對(duì)紅外測(cè)溫調(diào)制盤(pán)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)；將液晶測(cè)溫的方法引入到了光纖終端的設(shè)計(jì)研究中。成功的運(yùn)用液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)模型，解釋了液晶的相變與溫度的關(guān)系。將散斑技術(shù)應(yīng)用到了光纖終端的檢測(cè)上，

6、為光纖終端表面的檢測(cè)開(kāi)辟了新的途徑。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了研究。開(kāi)發(fā)了以微處理器AT89c52為核心控制器的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足了本文所涉及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和對(duì)小范圍環(huán)境溫度控制的要求，并為今后的儀器的制作提供了樣機(jī)。對(duì)光纖終端的設(shè)計(jì)研究，是本文的重要部分。最后對(duì)光纖終端的加工儀器，光纖終端的加工方法以及不同光纖終端的制備，分別進(jìn)行了分析研究。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，制成了點(diǎn)狀光源的光纖終端，獲得了將光向不同方向散射的效果