激光诱导多层皮肤组织的温度场研究

肖郑颖

(莆田学院 工程实训中心，福建 莆田 351100)

激光已成为皮肤病学领域非常重要的治疗设备，广泛适用于皮肤疾病的治疗和皮肤美容手术中。与传统治疗皮肤疾病的方法相比，激光应用于皮肤治疗中具有皮肤创伤小，术后恢复快，治疗可靠性高的特点。而在这些治疗中，最重要的问题是了解活体组织中的温度分布，控制温度升高，降低不必要的热损伤。

近年来，生物组织的热模型已得到快速发展，广泛用于激光治疗相关皮肤疾病研究中，并预测皮肤对激光辐照的治疗反应。激光辐射对于组织的热损伤程度取决于组织中的热量沉积、热传递和温度相关的作用速率。能量在组织中的沉积一方面取决于激光的辐照参数(功率、曝光时间、激光光斑直径)，还取决于组织的吸收和散射特性。此外，激光在被辐照组织中的穿透深度取决于激光波长。一旦确定了能量沉积的速率，就可以使用传热理论并假设合适的边界条件来计算受辐射组织中的温度场。组织温度升高会导致凝固、汽化、碳化或融化。

目前，大多数模型是实际问题的高度简化模型。Bromm等建立了一个简单的单层热传递模型[1]，而后许多学者开发出了两层或三层结构的模型，进一步更准确地预测皮肤的温度分布和损伤风险[2-3]。Hui Wang等在Pennes生物热方程的基础上提出了加热盘加热四层皮肤烧伤损伤的有限元模型，分析了皮肤组织热损伤的影响因素[4]。皮肤本身是一个复杂的多层结构，在建立数值仿真模型时，应充分考虑皮肤组织学特征，建立光学模型。……