PDT照射方式下激光视网膜热损伤阈值的研究

建立了光动力疗法(PDT)照射方式下578nm激光视网膜热损伤能量密度阈值计算的数值模型。模型由模拟激光能量在组织内分布规律的基于网格的Monte Carlo模拟方法、计算组织内温度分布的考虑组织热物性参数以及血液灌注率动态变化的Penens生物传热方程和计算组织热损伤程度的Arrhenius方程3部分组成。数值结果表明,视网膜热损伤能量密度阈值随黑色素含量、观测时间和光斑大小不同而不同:黑色素含量越高,热损伤能量密度阈值越小;观测时间越长,热损伤能量密度阈值越大;光斑直径越大,热损伤能量密度阈值越小。活体动物实验验证了数值结果的精确性。     

激光蚀除生物组织的影响因素

为深入研究激光和生物组织的相关参数对激光蚀除生物组织过程的影响规律,在McKenzie三层结构模型的基础上,提出了包含碳化层、干化层、脱水层、凝结层和正常组织在内的激光蚀除生物组织多层结构模型,并进行了数值模拟与分析。结果表明,蚀除速度与激光功率密度呈近似线性关系;碳化层、干化层和凝结层的厚度皆随激光功率密度的增加而减小,并逐渐趋于定值;而脱水层的厚度则随激光功率密度的增加而增大,并逐渐趋于定值。波长为2.94μm的Er∶YAG激光蚀除生物组织时,组织热损伤的总厚度小于波长为10.6μm的CO2激光造成的损伤,更适合用于激光外科手术。     

红外激光蚀除生物组织过程的时间演化规律

在描述激光蚀除生物组织过程的多层结构模型的基础上,研究了激光蚀除生物组织过程中组织的温度场、热损伤程度等表征蚀除过程和效果的主要物理量的时间演化规律.以10 W/mm2 的CO2激光蚀除人体皮肤组织为例进行了数值计算,得到了组织发生汽化脱水、干化和碳化等重要变化的时刻、蚀除界面移动和蚀除进入准稳定状态的时刻以及蚀除过程中组织的温度场、蚀除界面和各层组织间相界面等物理量的时间演化规律.     

生物质能利用方式的分析比较

简要分析了几种生物质能利用方式的技术性、经济性和社会性特征。通过比较，认为通过热化学法或生化法将生物质转化为液态或气态燃料即可提升生物质能的能量品质，又可大大拓展生物质能的使用范围，是生物质能利用的主要方式。其中，生化法由于其近于零污染的特性而将成为生物质能利用的首选方式。     

考虑气化温度动态变化的选择性光热解模型

提出了考虑组织气化温度动态变化的选择性光热解(SP)光热作用新模型,模型包括模拟激光能量在组织内分布规律的基于网格的三维Monte Carlo模拟方法,计算组织内温度分布的考虑组织热物性参数和气化温度动态变化的三维Pennes生物传热方程,以及计算组织热损伤程度的Arrhenius方程3个部分.研究表明,滞留水蒸气系数k对结果有很大影响.k=0,0.022,0.18和1时的动态气化温度SP模型的数值结果分别接近于恒定100℃气化温度SP模型、恒定110℃气化温度SP模型、恒定130℃气化温度SP模型和不考虑气化影响的SP模型.     

血管参数对皮肤组织选择性光热解作用中光热响应规律的影响

利朋选择性光热解(SP)的三维光热作用模型,对血管尺寸、位置和数目等血管参数对皮肤组织选择性光热解作用中光热响应规律的影响进行了理论分析和数值求解.数值结果表明,当利用选择性光热解效应热损伤皮肤组织内的特定血管时,假如一定区域内有其他血管存在,则目标血管的热损伤率会受区域内其他血管的影响而减小.这个区域的大小与激光光斑大小及激光波长有关.一般来说,当血管处于激光光斑以外或深度超过1 mm(对于585 nm激光)时,这些血管的影响可忽略不计.