脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖温度场分布模型的建立和验证

发布时间：2017-10-18 16:37

  本文关键词：脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖温度场分布模型的建立和验证

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【摘要】：目的①探讨脉冲Nd:YAG激光(5w,100Hz)照射唇部静脉湖(Venous Lakes)后光分布和热传输的特点,求解非线性生物传热方程,从理论上计算激光照射后唇部静脉湖组织的温度场分布,从而提供脉冲Nd:YAG激光作用唇部静脉湖后组织热效应的有效预测平台。②通过测量脉冲Nd:YAG激光作用下唇部静脉湖生物模型温度变化从而验证理论模型,结合口腔激光临床应用,调整和优化治疗参数,以期达到既优化临床治疗效果,又降低术后并发症发生率的目的。方法①在现有研究基础上,全面总结唇部静脉湖组织光学和热学方面的理论知识,具体分析脉冲Nd:YAG激光(5w,100Hz)在唇部静脉湖中产生热源的特点,建立唇部静脉湖有限元分析模型,利用Matlab软件实现有限元方法求解生物热传输的非线性偏微分方程,模拟不同照射时间下(2s、3s、5s、7s)唇部静脉湖模型的温度响应。②建立唇部静脉湖生物模型,获取激光照射过程中生物模型温度的变化规律,验证有限元分析模型的准确性。结果脉冲Nd:YAG激光(5w,100Hz)照射唇部静脉湖温度场分布的理论模型显示,随着照射时间的延长,距离照射点轴向3mm处的温度呈曲线逐渐上升。在考虑血液灌注的情况下,2s、3s、5s、7s时的温度分别为40±0.10℃、42±0.12℃、49±0.20℃、52±0.10℃(r0.9,P0.05)；在不考虑血液灌注的情况下,2s、3s、5s、7s时的温度分别为51±0.12±C、56±0.20℃、77±0.20℃、90±0.12℃(r0.9,P0.05)。脉冲Nd:YAG激光(5w,100Hz)照射唇部静脉湖生物模型显示,随着照射时间的延长,距离照射点轴向3mm处的温度呈曲线逐渐上升,在7s时的温度为90±0.20℃,实验测量的结果和理论曲线对比可以发现,实际温度变化曲线和不考虑血液灌注的理论曲线基本吻合(r0.9,P0.05)。结论有限元分析模型可以比较好地预测组织的反应,对于研究激光治疗血管性病变有一定的参考价值。根据有限元分析模型结果提示,临床治疗唇部静脉湖中应注意单点照射时间不应过长(不宜超过7s),以免造成组织不可逆的热损伤。同时,实验结果显示在有血液灌注的条件下,血流可以带走一部分热量导致周围非治疗区域温度上升缓慢,提示临床治疗中可以通过循环制冷减少周围非治疗区域的热损伤。
【关键词】：脉冲Nd:YAG激光 静脉湖 生物热传输模型 热损伤
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R781.5
【目录】：

• 英文缩略词表5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-9
• 1. 前言9-12
• 2. 材料和方法12-19
• 2.1 实验材料12
• 2.2 实验仪器12
• 2.3 实验方法12-18
• 2.3.1 脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖有限元分析模型的建立方法12-16
• 2.3.2 脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖生物模型的建立方法16-18
• 2.4 统计方法18-19
• 3. 实验结果19-23
• 3.1 脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖有限元分析模型的温度场分布19-21
• 3.2 脉冲Nd：YAG激光照射唇部静脉湖生物模型的温度变化21-23
• 4. 分析讨论23-29
• 4.1 唇部静脉湖的组织解剖特点23-24
• 4.2 影响激光作用于生物组织后温度变化的三联因素24-26
• 4.2.1 激光因素24
• 4.2.2 生物组织因素24-25
• 4.2.3 时间因素25-26
• 4.3 本课题的意义和创新26-28
• 4.4 本课题的不足28
• 4.5 展望28-29
• 5. 结论29-30
• 参考文献30-32
• 附1 基于有限元分析模型设计的冷却镇痛装置(已获得国家实用新型专利)32-42
• 附2 口腔静脉湖研究进展(综述已发表)42-46
• 附3 Nd：YAG激光治疗口腔静脉湖20例疗效观察(病例报道已发表)46-49
• 个人在学期间科研成果49-50
• 致谢50

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本文编号：1056035