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。

超声治疗生物体焦域温度理论研究

本文研究了在凹球面聚焦换能器作用下,一生物体软组织的温度升高情况。通过生物热传导方程,运用分离变量的方法,推导出了超声作用于生物软组织,焦域温度随时间变化的解析解形式。并通过实验模拟出软组织内焦域温度随时间的变化情况。

皮肤表面温度场分布的数值仿真

研究皮肤表面温度分布,有效识别病变区,针对生物组织的热传导问题,为了准确判断生物组织健康状态,提出了一种新的求解生物组织热传导方程的数值方法。通过时间步进法对佩恩生物热传导方程进行时间离散。采用径向基函数的线性组合对非齐次解进行近似,用Trefftz有限元法求解方程的齐次解。可分别以健康皮肤和肿瘤病变皮肤为例,利用Matlab编制程序,对温度分布进行数值仿真,结果表明血流注入率越大,生物组织的温度越低。肿瘤病变会影响生物组织的温度分布。试验证明,肿瘤处的温度较周围组织的温度高。所得结果验证了方法的正确性和有效性,为非入侵式医疗诊断提供了依据。

高热引发恶性肿瘤消退的热力学根据

目的探讨高热引发恶性肿瘤消退的原因，提供导致肿瘤消退的热力学根据。方法应用Pennes生物热传导方程推导。提供出高热引发恶性肿瘤消退的热力学根据。结果高热时肿瘤体内的温度比正常机体的温度高，温度升高的程度随肿瘤体的大小而不同。结论高热时肿瘤体内的温度可接近或达到肿瘤细胞的至死温度43℃，从而导致肿瘤消退。