脈沖鈥激光在碎石手術(shù)中產(chǎn)生熱效應(yīng),由于對操作經(jīng)驗(yàn)依賴嚴(yán)重,不便于推廣經(jīng)驗(yàn)避免其副作用。為尋求醫(yī)療碎石激光的工程優(yōu)選參數(shù),通過搭建體外碎石模型進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn),實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變化,利用二維有限元法(FEM)求解熱傳輸方程分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,針對不同參數(shù):灌注液流速、激光功率、脈寬、頻率和能量以及光纖頭不同部位,分析激光參數(shù)與熱效應(yīng)的變化關(guān)系。結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算的溫度響應(yīng)曲線形狀基本吻合,實(shí)驗(yàn)與理論峰值相對誤差最大為5.75%。灌注液流速和激光功率是熱效應(yīng)的主要影響因素,灌注液流速提高或激光功率降低可以有效降低熱效應(yīng):脈沖鈥激光在工作的前60s內(nèi),當(dāng)灌注液流速為14～15ml/min,功率為20W和35W時(shí),體外實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生峰值溫度分別約為41.37℃和45.23℃;流速降低為0時(shí),峰值溫度分別提高至約49.5℃和53.8℃。另外,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高能低頻、較長的脈沖時(shí)間產(chǎn)生熱效應(yīng)較明顯。 

【文章來源】：光學(xué)技術(shù). 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

體外模擬鈥激光碎石熱效應(yīng)模型

表1 體外實(shí)驗(yàn)中脈沖鈥激光使用不同功率及灌注流速到達(dá)的峰值溫度 灌注液流速v/(ml·min-1) 不同激光功率到達(dá)的峰值溫度T/℃ 5W(1J×5Hz) 10W(1J×10Hz) 20W(1J×20Hz) 35W(1J×30Hz) 0 40.80 42.67 49.50 53.87 ±0.62 ±0.38 ±1.35 ±0.21 7-8 35.62 38.84 44.38 47.93 ±0.33 ±0.35 ±0.14 ±3.12 14-15 33.87 36.03 41.37 45.23 ±0.15 ±0.12 ±0.68 ±0.68 38-40 29.07 31.24 35.13 37.93 ±0.21 ±0.11 ±0.29 ±0.12實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液體溫度升高越快,峰值溫度也相應(yīng)越高。這是由于平均功率的高低會(huì)影響激光熱源傳出的能量多少,而灌注液可以在激光工作時(shí)注入低溫的液體,也通過液體流動(dòng)帶走一部分熱量。同時(shí),由于灌注液注入的流速越高,不僅可以使激光工作時(shí)的溫升減弱,也可以使激光工作前的起始溫度降低。因此,降低鈥激光溫升最有效的方法就是減少功率和提高灌注流速。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:激光功率越高,灌注液流速越低,照射后液體溫度升高越快,峰值溫度也相應(yīng)越高。這是由于平均功率的高低會(huì)影響激光熱源傳出的能量多少,而灌注液可以在激光工作時(shí)注入低溫的液體,也通過液體流動(dòng)帶走一部分熱量。同時(shí),由于灌注液注入的流速越高,不僅可以使激光工作時(shí)的溫升減弱,也可以使激光工作前的起始溫度降低。因此,降低鈥激光溫升最有效的方法就是減少功率和提高灌注流速。表2所示為體外實(shí)驗(yàn)中,脈沖鈥激光在不同功率和灌注液流速下,到達(dá)安全溫度43℃所需要的工作時(shí)間。從表中得到:功率為5W和10W時(shí),無論是否有流速,溫升都不是很劇烈,不會(huì)超過安全溫度。功率為20W時(shí),若流速為0ml/min時(shí),僅14s就達(dá)到安全溫度。所以在選取20W的功率時(shí),可以選取稍大的流速,7～8ml/min的流速相對而言是一個(gè)比較安全的選擇。功率為35W時(shí),當(dāng)選擇此類大功率的參數(shù),很容易在低流速時(shí)超過安全溫度界限。在使用大功率的參數(shù)時(shí),盡可能的選擇較高流速,防止產(chǎn)生劇烈的溫升。若是由于臨床手術(shù)因素,無法到達(dá)較高的流速,可以間歇性地使用激光,避免持續(xù)使用激光造成溫度持續(xù)升高,損傷周邊組織。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]激光照射下生物組織熱效應(yīng)的數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李小霞.天津大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2920149