Физические основы лазерной терапии и хирургии - Курсовая работа

Министерство образования Республики Беларусь Курсовая работа на тему: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ И ХИРУРГИИ Выполнила: Студентка группы Ф-45УВ зависимости от вида ткани и длины волны излучения ?0 значения А, ?, ? сильно различаются. В простейшем случае, когда поперечным размером лазерного пучка 2rb на поверхности объекта можно пренебречь (бесконечно тонкий пучок), распределение и нтенсивности по глубине z подчиняется экспоненциальному закону, а характерная глубина проникновения излучения в ткань определяется значениям и ? и ?: (5.1) На рис..2 приведено характерное распределение пространственной освещенности QS объеме рассеивающей среды (кот о рой явлются биоткани) по ее глубине при различны х радиусах пучка r b, поглощательных и рассеивающих свойствах среды. В диапазоне от 600 до 1200 нм излучение глубже проникает в ткань с минимальными потерями на рассеяние и поглощение. СО2-лазер, генерирующий на длине волны 10,6 мкм, или YAG:Er-лазер с длиной волны генерации 2,9 мкм изза высокого поглощения водой подходят только для рассечения ткани.Хирургическое действие лазера (скальпель, коагулятор) основывается на превращении энергии лазерного пучка в теплоту, которая вызывает в облученном объеме локальное повышение температуры. Если не происходит фазовых переходов (преобразование твердых составных частей в жидкость или газ, испарение жидкостей), то температура Т повышается пропорционально плотности энергии QS. Поток тепла DQ/dt прямо пропорционален температурному градиенту, т. е. в одномерном случае в идеальном однородном образце ткани тепловая энергия DQ за время dt переходит с места с высокой температурой Т1 к месту с более низкой температурой Т2 в соответствии со следующей формулой: Типичные значения коэффициентов теплопроводности указаны в табл. В качестве меры для количества тепла, проникающего в объем ткани за определенное время после мгновенного повышения температуры поверхности тела, применяется коэффициент тепловой активности b [Вт•с/(К•м2)], объединяющий теплопроводность и удельную теплоемкость: Динамическая характеристика образца (коэффициент температуропроводности) ткани также обобщенно выражается через отношение теплопроводности к удельной теплоемкости на единицу объема: Определенная таким образом температуропроводность одинакова для большинства тканей (около 1,2•10-3 см2/с), т. к. снижение теплопроводности изза незначительного содержания воды, как правило, компенсируется сопровождающимся уменьшением удельной теплоемкости. В виде примера можно назвать температурное распределение, имеющее место в одномерном случае, если в момент времени t" в точке x" выделяется количество тепла Q: Для поля излучения с пространственным и временным изменением при плотности распределения тепла q(x", t") получаем: Для практического расчета временной характеристики распространения локального нагревания как параметр подходит время термической релаксации ?rel: Значение ?rel можно наглядно интерпретировать следующим образом: отрезок ткани в виде кубика с длиной кромки l, который на DT теплее своего окружения, по истечении времени охладился почти до температуры окружающей среды, т. е. перепад температур выровнялся благодаря нагреванию всей ткани.Энергия ЛИ может преобразовываться следующим образом: Gереизлучение и рассеяние (резонансное, комбинированное, Рэлея, в результате флюоресценции и фосфоросценции); Это линейное соответствие между облученностью и поражением сохраняется до момента закипания жидкой фазы с последующим взрывообразным испарением. Нахождение теплового действия на биоткань состоит из следующих задач: описание распределения энергии ЛИ; получение абсорбционных характеристик материала; анализ распределения температур; При больших ?i, например при воздействии лазером с непрерывным режимом воздействия, нагревание ткани идет медленно и параллельно ему идет термическое расширение материала. Для рассмотрения этого вопроса обратимся к уравнению химической кинетики для простейшего случая одноударных процессов: (5.7) где f - исходное количество облучаемого материала, df - изменение этого количества за время dt, К" - коэффициент скорости реакции, определяемый как Здесь k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, h - постоянная Планка, H - изменение свободной энергии, S - изменение энтропии, R - универсальная газовая постоянная.При этом напряженность электрического поля: Электрический пробой может приводить к возникновению ударных волн и ионизации клеток, что приводит к их разрушению. В пределе в режиме модулированной добротности резонатора давление может достигать значения где V - объем, в котором выделилась энергия, Г - коэффициент пропорциональности (коэффициент Гренайзена).

Содержание лазерный излучение ткань хирургия

1. Действие излучения на биологические ткани

2. Теплофизические и термодинамические свойства ткани

3. Термическое действие ЛИ 4. Нетермическое действие ЛИ на биологические ткани

5. Физические основы лазерной терапии

5.1 Процессы при низкоэнергетическом воздействии ЛИ на биоткани

5.2 Механизмы терапевтического действия НЛИ

6. Физические основы лазерной хирургии

6.1 Тепловая хирургия

6.2 Нетепловая лазерная микрохирургия

7. Лазеры, применяемые в хирургии

Заключение

1. Действие излучения на биологические ткани