生物组织光热传输和热损伤的研究

生物组织的光热作用表现为光凝固、气化、碳化等不同的热效应,激光能量在生物组织中不断累积、扩散,由此引起生物组织产生不同程度的热效应和热损伤.在激光辐照下生物组织的热传输和热平衡机理分析的基础上,深入讨论了被作用靶组织产生的温升、热损伤和激光曝光时间三者之间的相互关系,随着吸收的光能量的增加,热源扩散使得靶组织的温度升高,温升分布将由一个δ函数扩展为一个正态分布,同时,温度升高又伴随着不同程度的热损伤.理论证明,组织温升是激光外科的一个重要因素.临床中由于缺乏被作用组织真实温升的监测措施,为了达到某种治疗效果,要么调高或者调低激光输出功率,要么延长或者缩短曝光时间,这些都可能造成靶组织的过度热损伤或者是照射剂量不足.     

激光诱发两栖类胚胎致畸及其机理的研究

红宝石激光微束照射黑眶蟾蜍及泽蛙二、四细胞期的分裂球时,可诱发胚胎发育,致畸和死亡。激光对生物的热效应,冲击效应可能是胚胎致畸的重要原因之一。激光照射使细胞的线粒体崩毁和乳酸脱氢酶同工酶的变化,可能是畸形胚死亡的根本原因。     

激光照射对组织温升分布影响的理论分析

基于Ｐｅｎｎｅｓ传热方程,从理论上讨论了激光作用于生物组织时所引起的组织温度变化,给出了生物组织温度变化随激光功率、激光照射时间以及生物组织的热物性参数之间的定量关系,对激光临床应用有理论指导意义。     

表面照射下激光与生物组织的光热作用分析

建立了表面照射下激光与生物组织光热作用的二维变物性数学模型,采用Monte Carlo模拟方法数值求解了表面照射下组织内激光能量的分布,进而采用有限差分方法数值求解Pennes生物传热方程得到了组织内的温度分布。计算结果表明：假设组织热物性为常数,将高估组织的温升;假设激光能量在组织内按指数规律衰减,计算得到的光束范围内的组织温升高于采用Monte Carlo方法的模拟结果;在功率相同的情况下,光束半径越大,光束范围内组织的温升越小,径向温升区域越大。     

激光生物组织热作用的影响因素

本文论述了激光对生物组织的热作用的基本过程和作用原理,讨论厂生物组织对激光的吸收以及随温度的升高热作用在组织中的变化过程。提出了组织的比热、热导率、波长、功率密度、模式、光束的形状以及激光的脉冲宽度对热作用的影响因素。     

半导体激光对蝗虫与其寄主植物组织热效应的分析比较

为比较半导体激光对蝗虫与其寄主植物组织的生物热效应差异,为激光杀灭蝗虫提供理论依据.选取808nm连续激光对东亚飞蝗幼虫与营养期狗尾草植物进行辐照效应理论研究,建立了激光照射下生物组织热作用的二维数学模型,采用Matlab有限元数值分析方法求解了Pennes生物传热方程,得到了组织内部温度随激光辐照时间和组织空间位置的分布规律.数值分析结果表明,对于蝗虫与植物组织,温度分布有着同样的规律,但温度沿着径向比轴向扩散范围广.在相同的激光辐照条件下,植物组织的温升不明显,保持在初始温度水平;蝗虫组织的温升则远远高于植物组织.     

低功率激光对骨损伤修复的实验研究

应用于临床和外科领域的激光通常是高功率激光。目前高功率激光照射疗法对人类疾病如屈光不正、青光眼、视网膜剥离、糖尿病视网膜病变、海绵状血管瘤、面部血管瘤以及去除文身等已经成为临床的常规治疗方法 ,其作用原理是通过单纯的热作用达到破坏病变组织的目的。低功率激光的治疗机理是光生物效应 ,在过去的时间里 ,人们利用低功率激光照射的方法已经开始探索并试图建立纯粹的光疗学 ,并将此类方法归类为弱激光疗法 (LLLIL) ,其特性使它在细胞和分子生物领域里得到广泛的研究 ,其实验应用已越来越引人注意。　　临床研究证明对不同类型…     

激光热疗的光生物学基础与治疗参数的选择

本文从能量的角度分析激光与生物组织热相互作用机理及激光热源形成的物理和光生物过程，探讨激光热疗的微观机制，定量描述激光照射生物组织温度的影响及其与激光参数和组织参数的关系，并具体讨论了激光针灸理疗、激光热杀治癌、激光诱导间质疗法的治疗参数，其结果可为激光热疗及其参数的选择提供理论依据。     

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。     

低能量激光照射引起的细胞增殖以及凋亡效应的一些分子机制研究

低能量激光照射(LPLI)可以调节多种生物过程.大量的实验结果表明它能够促进细胞增殖与分化.最近的研究表明高通量的低能情激光照射(HF-LPLDI)可以诱导细胞凋亡.低能量激光照射可以影响多种细胞内生理指标的水平.其中活性氧(ROS)的产生被认为是低能量激光照射引起的细胞生物效应中关键的因素.在分子水平上,低能量激光引起的细胞生物效应主要由一些信号蛋白来执行,简要介绍了低能量激光照射引起生物效应的研究进展,重点介绍了低能量激光照射的光化学本质,以及引起的细胞增殖和凋亡效应的分子机制.     

Tm激光与角膜作用的热效应模拟

激光角膜热成形技术(LTK)在矫正远视临床中占有重要的应用前景。为了了解铥激光与角膜组织热相互作用中激光参数和角膜光学及热物性参数对温度场分布的影响,选取50W/cm2,55W/cm2,60W/cm2三种功率密度,1s、2s、3s三种作用时间,用有限元方法模拟了激光作用下角膜组织内温度场的分布。模拟结果表明激光有效穿透深度与激光功率密度和时间都是正向相关,而与能量密度的正向相关性较差;激光作用时间越长,角膜组织中的温度梯度越小。模拟得到激光功率密度50W/cm2作用时间1s适合于LTK。     

Nd:YAP激光照射皮肤生物效应的实验研究

目的 :研究Nd :YAP激光不同功率、照射时间对皮肤的生物效应。方法 :我们以犬作为实验对象 ,以不同功率、不同照射时间照射皮肤 ,以肉眼、光镜、电镜观察不同激光参数的生物学作用。结果 :Nd :YAP激光作用于皮肤 ,以热凝固效应为主 ,也有一定的消融作用。病理见凝固达真皮深层 ,剂量 5W、4秒 ;1 0W、1秒 ;全层击穿剂量 5W、6秒 ,1 0W、4秒。结论 :Nd :YAP激光作用于皮肤组织 ,以热凝固效应为主 ,也有一定的消融作用 ,功率 5W、时间小于 4秒 ;功率 1 0W时间小于 1秒较安全 ,引起疤痕机率可减少。Nd :YAP激光的组织表面消融、热凝固作用与平均功率、照射时间成正相关     

He—Ne激光和CO2激光联合照射治疗会阴侧切术切口的研究

本文阐述了CO_2激光温热作用和He-Ne激光生物刺激作用的机理以及该两种激光联合照射治疗开放性创伤组织的协同作用,井从临床实例证实了He-Ne激光和CO_2激光联合照射治疗会阴侧切术切口能促进伤口的愈合。     

蒙特卡罗方法确定生物组织体内温度分布

根据生物组织热传递理论,建立了由生物组织体表温度分布推算体内温度分布的概率模型,采用基于蒙特卡罗思想的算法快速求解生物热传导方程,确定激光辐射下生物组织体内温度场分布的情况,分析了激光功率密度、组织体内血液灌注率以及空气对流系数等因素对体内温度场的影响,研究结果具有重要的临床应用价值.     

激光止血作用的分析与研究

本文根据激光和生物组织的作用机制,分析研究了激光照射生物组织产生止血作用的原因和规律,为激光技术在临床上的应用提供一个参考.     

激光照射下生物组织内部温度分布的数值模拟

基于生物热传导理论和有限元算法,采用Matlab软件中的偏微分方程工具箱,模拟激光照射下生物组织的温度分布,并用三维图展现生物组织的温度随时间、空间的变化规律.对激光临床应用有理论指导意义.     

激光汽化兼热杀癌肿瘤理论模型的研究与定量计算

本文研究了光纤插入法汽化兼热杀癌肿瘤的激光治癌模型及定量计算方法，并给出了临床上三种常见热效应激光的数据计算结果，根据汽化兼热杀的特点把激光在生物组织中的热传导分为三个子过程，并建立了相应的定量模型，从理论上证明需分两段时间调节激光功率密度，以控制或选择光纤端面汽化区域的大小，给出选择安全有效的激光功率密度，照射时间和热杀癌边界等理论方法，尝试解决如何在激光治癌中心汽化后可能发生癌细胞溅射或扩射或     

强激光辐照下生物组织的瞬态温度场研究

研究生物组织在强激光作用下的瞬态温度分布，探讨强激光作用下生物组织的热传输规律，采用数值方法中的有限差分法求解热传导方程，得出了生物组织纵切面上温度的时空分布图、生物组织轴向温度按指数规律降低及径向上温度按偶次方幂函数规律变化，根据纵切面上温度时空分布图估算出热损伤深度，当激光功率密度分别为175W／cm^2和298W／cm^2时，热损伤深度分别为0．28mm和0．24mm，其值与相关实验值较好地符合。     

193nm准分子激光光解切除皮肤切除深度与照射剂量的研究

八十年代初,随着准分子激光器研制的发展,各国学者从193nm准分子激光能精确蚀刻多聚化合物得到启发,开始研究此波长激光与生物组织的相互作用。Srinvasan与Lane分别用皮肤、肌肉、牙齿、角膜等生物样品试验,发现光量子为6.4eV的紫外激光与生物组织作用时,主要是光化学作用(Photochemical mechanism),受照区域周围热损伤轻微。深入的研究表明:适当控制激光的各种物理参数(脉冲重复频率、单脉冲的能量及照射时间),就可对生物样品进行光分解(Photodecomposition)及光解切除(Photoablation)。七十年代以     

Nd:YAP激光照射犬胃生物效应的实验研究

目的 :研究Nd :YAP激光不同功率、照射时间对胃的生物效应的影响。方法 :以犬作为实验对象 ,以不同功率、不同照射时间照射胃 ,以肉眼、光镜、电镜观察不同激光参数的生物学作用。结果 :Nd :YAP激光作用于胃 ,以热凝固效应为主 ,并有一定的消融作用。病理见全层凝固变性剂量 10W、5秒 ,2 0W、4秒 ,30W、2秒 ,4 0W～ 6 0W、1秒 ;结论 :Nd :YAP激光作用于胃组织 ,以 10W、5秒 ,2 0W、4秒 ,30W、2秒以下的剂量较安全 ,可减少穿孔的机率。Nd :YAP激光的组织表面消融、热凝固作用与平均功率、照射时间成正相关