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医学激光已成为多种医学领域中特殊有效的诊治手段。但是,强激光与生物组织的相互作用极其复杂,已成为一个激光物理、生物传热传质学和医学的交叉学科难题。激光医务工作者通常由于担心激光对正常组织产生过大的热损伤,经常人为地调低所采用的激光功率或减少激光手术刀的作用时间,结果发生“钝刀切肉”现象,使组织的热损伤区扩大并延长手术时间。因此,一方面医学界迫切要求了解强激光作用下生物组织中的非稳态温度场,以便估算激光热损伤区厚度和切割深度,使激光手术安全操作规程的制订建立在科学的依据之上;而另一方面国际工程热物理和激光物理界对此课题的研究,远不能满足医学界的这种要求,迄今为止未能提出一个公认的实用数学模型。目前,从国内外发表的文献来看,对该问题的绝大部分研究工作是数理研究与激光医学实验研究分离,其结果难以在医学临床上得到推广应用。
本论文的题目是《强激光对生物组织热损伤问题的研究》,论文首先介绍了激光与生物组织的相互作用,重点阐述了本文的主要研究对象—热相互作用,分析已有生物传热传质方程的基础上并结合动物实验和实际情况得出了本文的数学模型—数学上称之为多边界的Stefan问题,并对强激光作用下生物组织的热损伤过程进行数学模拟,模拟计算不仅可以确定热损伤区厚度和切割深度的数值,还能得出一些重要的数据参数:相间边界的移动速度、相边界温度随时间的变化以及这些参数与功率的相互关系。将实验得出的强激光作用下生物组织热损伤和切割深度值与计算机模拟值进行了比对,结果表明:该计算结果与实验数据符合得较好,从而较好地解决了该激光生物医学难题。
最后对全文的主要研究内容、创新之处进行了总结,提出了几个有待进一步深入研究和完善的问题。