強激光對生物組織熱損傷問題的研究.pdf

1、醫(yī)學激光已成為多種醫(yī)學領域中特殊有效的診治手段。但是，強激光與生物組織的相互作用極其復雜，已成為一個激光物理、生物傳熱傳質學和醫(yī)學的交叉學科難題。激光醫(yī)務工作者通常由于擔心激光對正常組織產(chǎn)生過大的熱損傷，經(jīng)常人為地調(diào)低所采用的激光功率或減少激光手術刀的作用時間，結果發(fā)生“鈍刀切肉”現(xiàn)象，使組織的熱損傷區(qū)擴大并延長手術時間。因此，一方面醫(yī)學界迫切要求了解強激光作用下生物組織中的非穩(wěn)態(tài)溫度場，以便估算激光熱損傷區(qū)厚度和切割深度，使激光手術安

2、全操作規(guī)程的制訂建立在科學的依據(jù)之上；而另一方面國際工程熱物理和激光物理界對此課題的研究，遠不能滿足醫(yī)學界的這種要求，迄今為止未能提出一個公認的實用數(shù)學模型。目前，從國內(nèi)外發(fā)表的文獻來看，對該問題的絕大部分研究工作是數(shù)理研究與激光醫(yī)學實驗研究分離，其結果難以在醫(yī)學臨床上得到推廣應用。 本論文的題目是《強激光對生物組織熱損傷問題的研究》，論文首先介紹了激光與生物組織的相互作用，重點闡述了本文的主要研究對象—熱相互作用，分析已有生

3、物傳熱傳質方程的基礎上并結合動物實驗和實際情況得出了本文的數(shù)學模型—數(shù)學上稱之為多邊界的Stefan問題，并對強激光作用下生物組織的熱損傷過程進行數(shù)學模擬，模擬計算不僅可以確定熱損傷區(qū)厚度和切割深度的數(shù)值，還能得出一些重要的數(shù)據(jù)參數(shù)：相間邊界的移動速度、相邊界溫度隨時間的變化以及這些參數(shù)與功率的相互關系。將實驗得出的強激光作用下生物組織熱損傷和切割深度值與計算機模擬值進行了比對，結果表明：該計算結果與實驗數(shù)據(jù)符合得較好，從而較好地解決了