激光與皮膚相互作用能量分布的蒙特卡羅模擬.pdf

1、鮮紅斑痣是一種毛細(xì)血管畸形擴(kuò)張的血管性疾病，好發(fā)于暴露部位，病理表現(xiàn)為真皮深層出現(xiàn)群集擴(kuò)張的毛細(xì)血管，激光對(duì)鮮紅斑痣皮膚具有明顯的漂白作用，但臨床上激光療法也面臨了一些問題，通常難以經(jīng)過一次治療使病損皮膚完全褪色，需要長(zhǎng)時(shí)間間隔的多次治療；而且在鮮紅斑痣的臨床治療當(dāng)中，伴隨著很多副作用，如表皮熱壞死，瘢痕等；其次多數(shù)病損位置最終的治療效果都不能獲得完全漂白；因而鮮紅斑痣始終是一種難以根治的血管性皮膚疾病。隨著生活水平的提高，人們對(duì)鮮紅斑

2、痣療效的要求日益提高，因此，尋求徹底有效的治療方法是激光醫(yī)學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)。 根據(jù)選擇性光熱作用原理，適當(dāng)波長(zhǎng)的脈沖輻射可以引起有色組織，細(xì)胞，或者細(xì)胞器的選擇性破壞，目標(biāo)組織在激光照射下獲得的能量沉積對(duì)組織是否能被選擇性破壞起關(guān)鍵性的作用，因而本文從建立激光與鮮紅斑痣皮膚的相互作用數(shù)學(xué)模型入手，采用蒙特卡羅計(jì)算方法，建立了改進(jìn)的包含分立血管模型的皮膚組織模型。通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)為構(gòu)造的變量進(jìn)行隨機(jī)取值，在笛卡爾坐標(biāo)系中跟

3、蹤光子被組織吸收的位置并計(jì)算光子被組織吸收的距離，通過動(dòng)態(tài)的球坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)光子的散射方向進(jìn)行取樣，并采用動(dòng)態(tài)輔助坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算血管與真皮界面上的反射與折射事件，探討了不同波長(zhǎng)輻照下柱形血管截面上能量密度的分布規(guī)律以及各層組織吸收率。 模擬結(jié)果表明單波長(zhǎng)激光輻照組織血管模型時(shí)，在靠近光源的血管部位獲得最大的能量沉積密度，并隨著在組織內(nèi)深度的增加而急劇減小。532nm，577nm以及585nm激光照射時(shí)，組織模型的血管截面上，血管中心處

4、能量沉積密度的半值寬度距離約為10-17μm，最大能量峰值減小到1/e時(shí)的跨度約為13-26μm，血管中心能量分布的變化梯度與血液在該波長(zhǎng)上的吸收系數(shù)保持一致；在血管截面輪廓上能量密度的半值寬度距離約為34-43μm，595nm.在血管截面上產(chǎn)生的最大能量沉積密度小與其他三個(gè)波長(zhǎng)，在血管截面上的衰減速率較小，能量半值距離與1/e的等效光學(xué)長(zhǎng)度約為76μm與96μm。模擬結(jié)果還表明當(dāng)以血管截面上的能量沉積密度為高度時(shí)，血管截面上能量分布曲