激光照射下生物組織中非傅里葉傳熱現(xiàn)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(diǎn)。激光問世以來，已被廣泛應(yīng)用于臨床治療。其中大部分的應(yīng)用都涉及熱效應(yīng)，如激光高熱療法、凝結(jié)以及激光外科。為了確保治療安全和提高效率，開展針對(duì)生物組織的光熱效應(yīng)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(jù)激光在生物組織內(nèi)部熱傳導(dǎo)的實(shí)際情況，對(duì)激光照射下生物組織中非傅里葉傳熱現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　其次對(duì)連續(xù)He-Ne激光照射下大鼠皮膚組織溫度隨時(shí)

2、間變化的規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用將熱電偶從激光照射面的對(duì)面插入，通過改變激光照射時(shí)間、功率等相關(guān)參數(shù)，按照一定的采樣速度采集每一次信號(hào)，記錄下該位置處組織溫度隨時(shí)間變化的溫度數(shù)據(jù)。
　　本文采用數(shù)值模擬中的有限差分法，對(duì)雙相位滯后模型進(jìn)行數(shù)值模擬。通過改變?chǔ)覶和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(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較和分析。模擬結(jié)果表明：當(dāng)τT和τq的取值相等并且都非常小時(shí)，雙相位滯后模型的數(shù)值模擬結(jié)果和傅

3、里葉模型的數(shù)值模擬結(jié)果相同。否則，即使 τT=τq，DPL模型描述的熱傳導(dǎo)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(duì)溫度的影響更大些，激光停止照射后，τT對(duì)溫度的影響更大些。當(dāng)τq固定在16s，τT變化時(shí)，在取消激光照射后，生物組織溫度變化會(huì)隨著τT取值增大而增大；當(dāng)τT固定在0.05s，τq變化時(shí)，τq的取值越大，組織的溫度越高。
　　對(duì)連續(xù)He-Ne激光照射下大鼠皮膚組織的溫度隨時(shí)間變化的規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)

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(shí)間和功率，研究被照組織溫度隨時(shí)間的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)激光開始照射時(shí)，大鼠組織表面和皮下組織1mm處的溫度在照射期間會(huì)隨著照射時(shí)間的增加而迅速增加，當(dāng)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(dāng)用相同激光能量照射大鼠組織表面時(shí)，隨著功率的增加，組織表面溫度也相應(yīng)增加，組織