Теплові процеси при локальному лазерному нагріві біологічної тканини

Анотація

Вступ. Лазери в медицині на даний час широко застосовуються як для діагностики, так і для лікування. Дослідження теплових процесів, що протікають при впливі лазерного випромінювання на людину, дали можливість розробити інноваційні методи лікування багатьох хвороб.
Мета: вивчити теплові процеси в біологічних тканинах при їх локальному лазерному нагріванні (математична модель і експеримент).
Матеріали та методи. За допомогою розробленої математичної моделі процесу локального нагріву деякої області всередині біологічної тканини досліджено процес нагріву навколишнього середовища безперервним і імпульсним лазерним випромінюванням при використанні інфрачервоного світла з довжиною хвилі 0,98 мкм, червоного світла з довжиною хвилі 0,65 мкм, зеленого світла з довжиною
хвилі 0,5 мкм і синього світла з довжиною хвилі 0,435 мкм.
Результати. Визначено розміри нагрітої області, час встановлення і спаду температури. Результати розрахунків добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.
Висновки. Режим нагріву біологічної тканини лазерним випромінюванням залежить від довжини хвилі. Максимальна температура нагріву ділянки що опромінюється при тривалості імпульсу випромінювання, набагато меншою теплової постійної часу, не залежить від форми і тривалості імпульсу і визначається тільки енергією поглиненого випромінювання. Поширення тепла в середовищі протягом часу дії імпульсу визначається його тривалістю і температуропровідністю тканини. Для зменшення нагрівання навколишньої тканини необхідно використовувати короткі імпульси випромінювання. Хід нагріву тканини послідовністю імпульсів випромінювання залежить від співвідношення між тривалістю імпульсів, періодом їх повторення і тепловою постійною часу середовища. Середня (згладжена) температура така ж, як при нагріванні безперервною потужністю, яка дорівнює за величиною середній потужності імпульсно-модульованого випромінювання.