脉冲钬激光碎石热效应的实验研究
发布时间：2020-12-16 12:27
脉冲钬激光在碎石手术中产生热效应,由于对操作经验依赖严重,不便于推广经验避免其副作用。为寻求医疗碎石激光的工程优选参数,通过搭建体外碎石模型进行温升实验,实时监测温度变化,利用二维有限元法(FEM)求解热传输方程分析实验结果,针对不同参数:灌注液流速、激光功率、脉宽、频率和能量以及光纤头不同部位,分析激光参数与热效应的变化关系。结果显示:实验和理论计算的温度响应曲线形状基本吻合,实验与理论峰值相对误差最大为5.75%。灌注液流速和激光功率是热效应的主要影响因素,灌注液流速提高或激光功率降低可以有效降低热效应:脉冲钬激光在工作的前60s内,当灌注液流速为14～15ml/min,功率为20W和35W时,体外实验中产生峰值温度分别约为41.37℃和45.23℃;流速降低为0时,峰值温度分别提高至约49.5℃和53.8℃。另外,实验结果表明高能低频、较长的脉冲时间产生热效应较明显。
【文章来源】：光学技术. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
体外模拟钬激光碎石热效应模型
表1 体外实验中脉冲钬激光使用不同功率及灌注流速到达的峰值温度 灌注液流速v/(ml·min-1) 不同激光功率到达的峰值温度T/℃ 5W(1J×5Hz) 10W(1J×10Hz) 20W(1J×20Hz) 35W(1J×30Hz) 0 40.80 42.67 49.50 53.87 ±0.62 ±0.38 ±1.35 ±0.21 7-8 35.62 38.84 44.38 47.93 ±0.33 ±0.35 ±0.14 ±3.12 14-15 33.87 36.03 41.37 45.23 ±0.15 ±0.12 ±0.68 ±0.68 38-40 29.07 31.24 35.13 37.93 ±0.21 ±0.11 ±0.29 ±0.12实验结果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液体温度升高越快,峰值温度也相应越高。这是由于平均功率的高低会影响激光热源传出的能量多少,而灌注液可以在激光工作时注入低温的液体,也通过液体流动带走一部分热量。同时,由于灌注液注入的流速越高,不仅可以使激光工作时的温升减弱,也可以使激光工作前的起始温度降低。因此,降低钬激光温升最有效的方法就是减少功率和提高灌注流速。
实验结果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液体温度升高越快,峰值温度也相应越高。这是由于平均功率的高低会影响激光热源传出的能量多少,而灌注液可以在激光工作时注入低温的液体,也通过液体流动带走一部分热量。同时,由于灌注液注入的流速越高,不仅可以使激光工作时的温升减弱,也可以使激光工作前的起始温度降低。因此,降低钬激光温升最有效的方法就是减少功率和提高灌注流速。表2所示为体外实验中,脉冲钬激光在不同功率和灌注液流速下,到达安全温度43℃所需要的工作时间。从表中得到:功率为5W和10W时,无论是否有流速,温升都不是很剧烈,不会超过安全温度。功率为20W时,若流速为0ml/min时,仅14s就达到安全温度。所以在选取20W的功率时,可以选取稍大的流速,7～8ml/min的流速相对而言是一个比较安全的选择。功率为35W时,当选择此类大功率的参数,很容易在低流速时超过安全温度界限。在使用大功率的参数时,尽可能的选择较高流速,防止产生剧烈的温升。若是由于临床手术因素,无法到达较高的流速,可以间歇性地使用激光,避免持续使用激光造成温度持续升高,损伤周边组织。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钬激光热效应的体外模型研究[J]. 蒋双键,桂程鹏,莫承强,唐一鸣,黎桂源,王华,吴荣佩. 中山大学学报(医学版). 2018(05)
[2]钬激光手术常用功率的热效应初步研究[J]. 龚春雨,屈锐,邓慧卓,罗小蓉,杨罗,何睿新,杨静. 中国卫生产业. 2017(08)
[3]CO2激光诱导生物组织光热效应的实验与理论研究[J]. 李小霞,尚丽平,何俊. 光电子.激光. 2011(08)
博士论文
[1]激光照射下生物组织热效应的数值分析与实验研究[D]. 李小霞.天津大学 2004
本文编号：2920149
【文章来源】：光学技术. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
体外模拟钬激光碎石热效应模型
表1 体外实验中脉冲钬激光使用不同功率及灌注流速到达的峰值温度 灌注液流速v/(ml·min-1) 不同激光功率到达的峰值温度T/℃ 5W(1J×5Hz) 10W(1J×10Hz) 20W(1J×20Hz) 35W(1J×30Hz) 0 40.80 42.67 49.50 53.87 ±0.62 ±0.38 ±1.35 ±0.21 7-8 35.62 38.84 44.38 47.93 ±0.33 ±0.35 ±0.14 ±3.12 14-15 33.87 36.03 41.37 45.23 ±0.15 ±0.12 ±0.68 ±0.68 38-40 29.07 31.24 35.13 37.93 ±0.21 ±0.11 ±0.29 ±0.12实验结果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液体温度升高越快,峰值温度也相应越高。这是由于平均功率的高低会影响激光热源传出的能量多少,而灌注液可以在激光工作时注入低温的液体,也通过液体流动带走一部分热量。同时,由于灌注液注入的流速越高,不仅可以使激光工作时的温升减弱,也可以使激光工作前的起始温度降低。因此,降低钬激光温升最有效的方法就是减少功率和提高灌注流速。
实验结果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液体温度升高越快,峰值温度也相应越高。这是由于平均功率的高低会影响激光热源传出的能量多少,而灌注液可以在激光工作时注入低温的液体,也通过液体流动带走一部分热量。同时,由于灌注液注入的流速越高,不仅可以使激光工作时的温升减弱,也可以使激光工作前的起始温度降低。因此,降低钬激光温升最有效的方法就是减少功率和提高灌注流速。表2所示为体外实验中,脉冲钬激光在不同功率和灌注液流速下,到达安全温度43℃所需要的工作时间。从表中得到:功率为5W和10W时,无论是否有流速,温升都不是很剧烈,不会超过安全温度。功率为20W时,若流速为0ml/min时,仅14s就达到安全温度。所以在选取20W的功率时,可以选取稍大的流速,7～8ml/min的流速相对而言是一个比较安全的选择。功率为35W时,当选择此类大功率的参数,很容易在低流速时超过安全温度界限。在使用大功率的参数时,尽可能的选择较高流速,防止产生剧烈的温升。若是由于临床手术因素,无法到达较高的流速,可以间歇性地使用激光,避免持续使用激光造成温度持续升高,损伤周边组织。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钬激光热效应的体外模型研究[J]. 蒋双键,桂程鹏,莫承强,唐一鸣,黎桂源,王华,吴荣佩. 中山大学学报(医学版). 2018(05)
[2]钬激光手术常用功率的热效应初步研究[J]. 龚春雨,屈锐,邓慧卓,罗小蓉,杨罗,何睿新,杨静. 中国卫生产业. 2017(08)
[3]CO2激光诱导生物组织光热效应的实验与理论研究[J]. 李小霞,尚丽平,何俊. 光电子.激光. 2011(08)
博士论文
[1]激光照射下生物组织热效应的数值分析与实验研究[D]. 李小霞.天津大学 2004
本文编号：2920149
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2920149.html
