皮膚生物組織光熱響應研究.pdf

1、隨著激光生物醫(yī)學的進展，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問題，并促使了一門新的學科“組織光學”的誕生。上世紀80年代“選擇性光熱解效應”機理的提出，使得激光在皮膚美容外科方面的應用研究迅速開展起來，然而，至今基礎研究仍然遠滯后于臨床應用，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，使得激光或強脈沖復合光治療的安全性及有效性難以保證，這一問題成為長期困擾廣大醫(yī)師的癥結所在。 本文結合

2、數值分析及實驗手段，緊緊圍繞“皮膚生物組織光熱響應”這一命題進行研究，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選擇、評價的依據，來提高激光或強脈沖復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制及生物組織中光傳輸、熱傳輸的基本理論。 在此基礎上，根據皮膚組織吸收光能進而誘發(fā)熱效應的特點，結合人皮膚組織等的光學特性參數，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，并比較了各個特

3、性參數對光能流分布的影響。 然后采用有限元方法，對含有激光熱源項的生物傳熱方程進行求解，著重定量分析了不同曝光劑量參數（脈寬、脈沖間隔）下皮膚組織的溫度分布響應特性，建立了評價函數n δ ，很好的評價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題，有助于臨床上曝光劑量的選取。創(chuàng)新的提出強脈沖復合光的建模模型與方法，并采用有限元方法進行了數值建模分析。 實驗部分主要包括兩方面的內容，其一：皮膚組織的光譜特性實驗

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）為例進行了驗證。其二：皮膚組織的光熱響應實驗。自行設計并研制了適用于生物軟組織體內二維精確定位的熱電偶探針測溫及單片機溫度采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)定位精度高（可達10um），兩維方向易于調節(jié)。并使用該系統(tǒng)，研究了離體豬皮在激光、Nd:YAG 激光及強脈沖光作用下的升溫特性，并與有限元