激光照射下生物組織中非傅里葉傳熱現象的研究.pdf

1、激光具有高單色性、高方向性、高亮度性和良好的相干性等特點。激光問世以來，已被廣泛應用于臨床治療。其中大部分的應用都涉及熱效應，如激光高熱療法、凝結以及激光外科。為了確保治療安全和提高效率，開展針對生物組織的光熱效應與熱損傷的研究就顯得十分必要。
　　本文首先基于雙相位滯后模型，根據激光在生物組織內部熱傳導的實際情況，對激光照射下生物組織中非傅里葉傳熱現象進行了數值模擬。
　　其次對連續(xù)He-Ne激光照射下大鼠皮膚組織溫度隨時

2、間變化的規(guī)律進行了實驗研究。實驗采用將熱電偶從激光照射面的對面插入，通過改變激光照射時間、功率等相關參數，按照一定的采樣速度采集每一次信號，記錄下該位置處組織溫度隨時間變化的溫度數據。
　　本文采用數值模擬中的有限差分法，對雙相位滯后模型進行數值模擬。通過改變τT和τq的取值，將雙相位滯后模型、傅里葉模型和雙曲熱波模型的數值模擬結果進行比較和分析。模擬結果表明：當τT和τq的取值相等并且都非常小時，雙相位滯后模型的數值模擬結果和傅

3、里葉模型的數值模擬結果相同。否則，即使 τT=τq，DPL模型描述的熱傳導也不同于傳統(tǒng)傅里葉熱模型。在激光照射生物組織前期，τq對溫度的影響更大些，激光停止照射后，τT對溫度的影響更大些。當τq固定在16s，τT變化時，在取消激光照射后，生物組織溫度變化會隨著τT取值增大而增大；當τT固定在0.05s，τq變化時，τq的取值越大，組織的溫度越高。
　　對連續(xù)He-Ne激光照射下大鼠皮膚組織的溫度隨時間變化的規(guī)律進行了實驗研究，實驗

4、采用He-Ne激光器照射大鼠組織表面和皮下組織1mm處，通過紅外輻射測溫儀和熱電偶探針來探測被照組織的溫度，通過改變激光照射時間和功率，研究被照組織溫度隨時間的變化情況。實驗結果表明：當激光開始照射時，大鼠組織表面和皮下組織1mm處的溫度在照射期間會隨著照射時間的增加而迅速增加，當激光照射停止后，大鼠組織表面溫度快速下降，而大鼠皮下組織1mm處溫度緩慢下降。當用相同激光能量照射大鼠組織表面時，隨著功率的增加，組織表面溫度也相應增加，組織