脉冲Er:YAG激光辐照多层牙齿组织换热特性分析

目的:研究不同激光输入方式下,牙齿组织内部能量的沉积分布特征,搭建激光输入参数与牙齿组织内部温升的定性关系。方法:基于Pennes生物热传导方程,考虑牙齿组织的层状结构以及激光辐照时牙齿外表面与周围环境的热交换,构建Er:YAG激光辐照牙齿组织的热输运模型。借助有限差分法,对不同激光输入方式下牙齿组织内部温升的时-空分布特征进行了数值模拟和对比分析。结果:激光能量输入方式的改变(脉冲功率、脉宽、脉冲个数、脉冲间隔)对于牙齿组织的温升将产生显著的作用效果,并且其作用效果会随着深度的增加而逐渐衰减;输入总能量一定的前提下,输入方式的作用效果仅集中在照射表面附近,对于组织内部牙髓腔壁面的温升几乎不产生影响。此外,牙齿组织外表面与周围环境的热交换一定程度上抑制牙齿组织的温升并加速其冷却进程。结论:激光输入方式对牙齿组织的温升效果存在重要影响,在其与牙齿组织过程前后需考虑外表面与环境的热交换。