强激光作用下生物组织热损伤问题的研究

详细阐述了强激光对生物组织的影响以及热损伤原理 .讨论了如何建立合理的生物组织热损伤换热模型 ,并根据数值模拟解与热损伤实验数据的比较 ,再进行模型识别 .

连续波CO_2激光作用下生物组织中热损伤深度的估算

目的 探讨激光与生物组织之间的相互作用 ,建立估算生物组织热损伤深度的数学模型 ,为优化激光手术安全操作规范提供理论与实验的依据。方法 采用生物组织换热的数学模型———数学上称为多边界的Stefan问题 ,对激光作用下生物组织的热损伤过程进行数学模拟 ,并将该数值解与CO2 激光对离体猪肌肉作用的实验数据相对比。结果 当CO2 激光功率分别为 1 5 0、3 15和 8 0 1W ,每种功率进行两种不同作用时间 (9～ 2 0s)的情况下 ,用激光医学实验和数学模拟计算两种方法去确定猪肌肉组织的热损伤深度 ,两者相对偏差的平均值为 3 6 0 % ,最大相对偏差值为 5 5 9%。模拟计算不仅可以确定热损伤区的数值 ,还能得出一些重要的参数数据 :例如相间边界的移动速度、相边界温度随时间的变化以及这些参数与功率的相互关系。结论 依据Vasiliev[1 ] 的建模思想提出了热损伤过程的实用数学模型 ,其数值模拟结果与激光对生物组织热损伤的实验数据能较好地符合。该数学模拟还可为激光与生物组织相互作用的基础研究 。

激光手术时热效应的估计与实验测量

本文用计算机数值模拟求得了激光辐照时生物组织中的一维温度场和相间边界移动速率 ,进而估计了其热损伤大小和烧蚀组织数量 ,并对热损伤区大小和切割深度进行了实验检验。结果表明 :该估算结果与实验数据符合得很好。

人体换热过程中参数的反问题辨识

为了查明人体深部器官产生病理破坏时体表温度的畸变状况及其换热机制，采用人体组织换热的数学模型及其参数辨识的导热反问题极值法，并结合人工热病灶的实验数据，较圆满地解决了这一生物传热学难题。

强激光对生物组织热作用的一个分析模型

本文在分析生物的传热传质过程的基础上 ,提出了结合实际的生物组织热作用的一个分析模型 :在诸相变边界上物性参数为阶跃函数的多边界 Stefan问题 .进行了一维问题的数值求解 ,它可以确定汽化区的尺寸以及边界的移动速度 ,进而估算出生物组织热损伤区的大小 .并将结果与实验进行了比较 ,来检验模型的合理性 。

计算强激光作用下生物组织中烧蚀深度的新公式

本文采用强激光对生物组织热作用的一维Stefan数学模型[2]和反问题辨识方法[3,5],并充分考虑实际多维问题的复杂性,提出了确定强激光作用下烧蚀深度的计算关系式。由该公式得出的理论计算结果与实验数据符合得较好。