强激光对组织热损伤过程的数值模拟与实验研究.pdfVIP

第32卷第1期 中 国 激 光 V01．32，No．1 2005年1月 CHINESE OFLASERS January，2005 JoURNAL 文章编号：0258—7025(2005)Ol一0139一06 强激光对组织热损伤过程的数值模拟 与实验研究 周静伟1，徐 旭1，尹招琴1，李希靖1，赵力2 (1中国计量学院计量技术工程学院，浙江杭州310018；2浙江医院病理科，浙江杭州310013) 摘要强激光作用于生物组织时会产生气化、碳化和熔融等相变热效应，并对组织造成热损伤，据此提出了包含碳 化层和生物组织层双层结构、具有两个相间移动边界的激光与生物组织热相互作用数学模型。对数学模型进行了 数值求解，得出了组织内部的温度分布，相问边界的温度，相间边界移动速度及碳化层厚度等参数的变化规律，并 探讨了它们与激光强度之间的相互关系等问题。数值模拟表明，该光热作用过程分为两个不同阶段：起初的非稳 态阶段以及紧接着的准稳态阶段，此时相问边界温度、相间边界移动速度以及碳化层的厚度均为与时间无关的常 数。进行了激光生物组织热损伤实验，实验结果与数值模拟结果进行了比较和分析。结果表明，热损伤区大小、碳 化层厚度等模拟值能与实验值较好地相符。 关键词 医用光学与生物技术；激光与组织热相互作用；数值模拟；热损伤；生物传热 124 中图分类号R318．51；TK 文献标识码A NumericalSimulationand onThermal Process ExperimentalStudy Damage inTissue LaserIrradiatiOn duringHigh—Intensity ZHoU Li2 Jing—weil，XUXul，YIN Zhao—qinl，LIXi-jin91，ZHA0 Co纨gPo，M酣roZogicnZ ，1 n如加幻gy勘gi卵P已一竹g，C^i挖口-，iZ谊竹g‰i御抛ify，H彻g柚o“，Z^巧妇卵g310018，吼i加、 ＼ 310013，C^i咒n ， 2Di口isio挖o，Pn￡^DZogy，Zh巧in竹gHos户i￡nZ，Hn珂gz．Ilo“，Z^巧i口挖g Abst豫ctVarious thermaleffects，i．e． and phase-changing evaporization，carbonizationmelting，occursequentially inthe tissueirradiated laser． tothis thermal anewheat biological byhig卜intensityAccordingpractical effect， transfermodelforlaser—tissue is 1nthe thermalinteraction modeltwo