激光熱痛刺激引起的皮膚組織溫度分布的研究.pdf

1、痛覺在基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用領(lǐng)域都具有十分重要的研究價值，痛覺誘發(fā)電位技術(shù)是研究痛覺時經(jīng)常使用的一項技術(shù)，而激光誘發(fā)電位(Laser evoked potentials，LEPs)技術(shù)是痛覺誘發(fā)電位技術(shù)中最具有競爭力的一項技術(shù)，自問世以來，憑借其客觀、準(zhǔn)確的診斷結(jié)果和較短的測量時間等獨特優(yōu)勢得到了大多數(shù)專家與學(xué)者的青睞。
　　然而，客觀準(zhǔn)確的選擇激光輸出劑量是達(dá)到最佳的致痛效果并且避免正常組織損傷的基礎(chǔ)與前提，因此，LEPs技術(shù)的致痛

2、機理已成為目前主要的研究焦點。為此，大多數(shù)學(xué)者從組織光熱效應(yīng)方面著手，通過建立激光引起的組織溫度分布模型的方法進(jìn)行研究并取得了突破性的研究成果;但是，大多數(shù)研究成果只適用于中遠(yuǎn)紅外激光，對于近紅外激光致痛機理的研究所取得的成果較少。與中遠(yuǎn)紅外激光相比，使用近紅外激光進(jìn)行痛覺刺激時，不僅能夠減小對皮膚表面造成損傷的風(fēng)險而且能夠直接激活傷害性感受器保證了痛覺電位信號的準(zhǔn)確性。因此，急需建立簡單、準(zhǔn)確的激光照射引起的組織溫度分布模型，用于指導(dǎo)

3、近紅外激光進(jìn)行痛覺刺激的實驗研究和臨床應(yīng)用。
　　為了解決上述問題，本研究以近年來成功應(yīng)用于LEPs研究的980nm脈沖激光為突破口，針對性的研究近紅外激光在生物組織光熱效應(yīng)理論，建立相應(yīng)的模型，解決該類激光在痛覺刺激研究中缺乏理論模型指導(dǎo)的問題。
　　本研究首先根據(jù)980nm激光與生物組織相互作用的表現(xiàn)形式，對三層皮膚模型進(jìn)行了優(yōu)化，劃分出了五層皮膚模型即角質(zhì)層、表皮層、真皮上層、血層和真皮下層;同時，確定了Pennes生

4、物熱傳導(dǎo)方程為建立模型的理論基礎(chǔ)，采用有限元分析的方法求解方程的近似解。
　　其次，根據(jù)光輻射傳輸方程描述皮膚組織中的光分布，采用漫散射方程對皮膚組織中的光通量密度進(jìn)行近似求解;根據(jù)激光熱源形成的過程以及組織中光通量密度的變化，同時考慮散射作用的影響，得出熱源項的一般表達(dá)式。
　　然后，根據(jù)皮膚模型的結(jié)構(gòu)，對激光熱源和P ennes生物熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化;根據(jù)實際情況，確定方程的邊界條件和初始條件;使用MATLAB軟件