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强脉冲光治疗鲜红斑痣的能量分布模拟

姜延祺  
【摘要】: 鲜红斑痣是一种先天性起源于皮肤血管的良性肿瘤,病理表现为真皮层中的毛细血管扩张。它好发于面、颈部,表现为大小不一的淡红、暗红或紫红色的斑片,给患者外观和心理造成极大不良影响。激光是目前治疗鲜红斑痣的主要手段,先后有许多不同的激光系统被用于临床治疗中。不过在激光治疗中也有许多问题出现,比如治疗不彻底,还有副作用的产生等,所以现在对激光治疗的临床和理论研究都还在不断研究中。近来强脉冲光系统被运用到临床治疗中,本工作的主要内容就是从理论模拟方面探讨强光脉冲光治疗鲜红斑痣的过程,希望能给临床应用提供理论参考。 本论文首先对光与生物组织的相互作用原理做了简要介绍,并对其中选择性光热作用做了重点介绍。选择性光热作用是利用光治疗鲜红斑痣的基本原理,皮肤中畸变血管里的血红蛋白等大分子物质吸收光子能量然后转化为热能,使血管升温致凝结从而堵死血液流通达到治疗目的。 本文的工作就是利用选择性光热作用,以皮肤中血管为主要研究对象,在前人的研究基础上建立包含多层分立血管的皮肤模型。并运用蒙特卡罗的计算方法模拟光子在皮肤模型中的传输情况,最后记录下血管中的能量分布。然后通过改变参数研究不同组织形态下的血管能量分布,以此来探讨影响治疗效果的因素。 模拟结果表明,在光源辐照下血管中能量分布沿光子传输方向呈递减的趋势;血管靠近光源的一侧能量值明显比远离光源的一侧要高;同深度下血管中心位置处的能量值要比两侧低。对比强脉冲光和577nm与595nm的激光,上述分布特征在短波577nm激光下表现犹为明显;而在强脉冲光和595nm的激光下,血管能量分布比较均匀。并且强脉冲光与595nm激光的光子在组织中能达到更大的深度。 通过模拟不同皮肤形态学参数下的血管能量分布可以得出:血管的直径大小和深度对最终能量分布有很大影响。相同条件下,小血管内的能量分布更加均匀,在血管中高能量覆盖范围更广,而能量峰值却比大血管的能量峰值小。在不同深度的血管中,深层血管的能量要比浅层血管的能量小得多,特别是在浅层有血管的情况下,深层只有浅层能量的12%左右。模拟结果还表明,表皮中黑色素的含量对进入真皮中的能量有很大影响。


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