老化皮肤光分布的蒙特卡洛模拟

为研究老化皮肤中的光子传输情况,在构建老化皮肤七层模型的基础上,采用蒙特卡洛方法模拟准直无线窄光束、有限束宽的平圆光束和高斯光束在皮肤组织中的光分布,研究年轻皮肤和老化皮肤的差异。结果表明:老化皮肤在表皮吸收能量密度较小,真皮反之,光能流率较大,光子的穿透深度更深,更多光子进入真皮层;与高斯光束相比,平圆光束的光能流率径向分布较均匀,适合大面积嫩肤。     

以蒙特卡洛方法建立组织中光剂量数学模型:分析激光对肝组织的损伤

背景:目前很难通过数学分析方法求出或临床直接监测激光能量在生物组织内的传输规律,因此常常采用数值模拟的方法进行预测。用蒙特卡罗方法研究激光光子在组织中的传输,是目前较为理想的研究方法。目的:采用蒙特卡罗方法建立组织中的光剂量数学模型,探讨激光照射对于肝组织的损伤情况。方法:采用蒙特卡罗方法,建立不同光学参数下正常组织和肿瘤组织的组织剂量数学模型,逐个计算大量光子迁移轨迹,统计嵌于正常组织和肿瘤组织中的光子宏观能量分布。结果及结论:通过数学模型得到光损伤随组织深度的增加呈指数衰减的结果,且光子在组织边缘会形成第2个峰值。组织损伤是阈值过程,每条剂量曲线可被视为阈值曲线。采用蒙特卡罗方法模拟激光在肝组织中的传播,得到了激光光子在肝肿瘤组织中的分布规律。结果表明,适量光照强度能引起浅薄全面的肿瘤组织光损伤,深层光损伤伴随正常组织损伤。     

注射光敏剂HpD的活体小鼠肿瘤表面对Ar~ 激光和He-Ne激光漫反射率的比较研究

本文比较研究了小鼠Ｓ１８０肉瘤表面对Ａｒ＋激光和Ｈｅ－Ｎｅ激光的漫反射率及注射光敏剂ＨｐＤ对漫反射率的影响。实验采用一套积分球系统及Ａｒ＋和Ｈｅ－Ｎｅ两种激光器的五种波长的激光（４７６．５ｎｍ、４８８．０ｎｍ、４９６．５ｎｍ、５１４．５ｎｍ、６３２．８ｎｍ），测定了注射光敏剂和没有注射光敏剂两组小鼠Ｓ１８０肉瘤表面的漫反射率。结果表明：注射光敏剂和没有注射光敏剂的小鼠肿瘤表面对六种激光的漫反射率无明显差异（Ｐ＞０．０５），提示在激光光动力学疗法中，计算实际进入肿瘤组织的光剂量时，可以不考虑ＨｐＤ的影响。肿瘤表面的激光漫反射率在５１４．５ｎｍ处有最小值，而在６３２．８ｎｍ处最大，说明波长５１４．５ｎｍ的Ａｒ＋激光在同样剂量下进入肿瘤组织的光能量要比６３２．８ｎｍ的激光大     

体外动物组织热变过程中的光学特性变化

目的 研究热变过程中生物组织的光学特性变化。方法 采用犬肝、犬肾、犬肌肉和鼠肌肉4种动物组织作为样本,使用积分球系统测量650 nm波长激光照射下的样本在热风枪从30℃升温到100℃过程中的准直透射光、漫透射光和漫反射光光强随温度变化的数据,根据Kubelka-Munk模型计算得出吸收系数、散射系数和散射各向异性因子变化曲线。结果 温度变化使组织光学特性改变,热变过程中样本透射减弱,吸收系数和散射系数增大,散射各向异性因子减小,不同组织的变化有一定差别。结论 热变性使组织透射减弱,吸收和散射增强。     

Monte Carlo方法在生物组织中光子迁移的原理、发展及应用

Monte Carlo(MC)方法被广泛应用于光在人体组织迁移问题的研究中.MC方法与有限元或有限微分方法相比,由于不需要边界条件的假设,具有很好的灵活性和高精度而一直被重视.它能够求解生物组织中光分布,为其他研究提供理论基础.在给出MC方法在生物组织中光子迁移原理的基础上,详述了新提出的优化MC方法.该优化MC方法通过对伪随机数产生、余弦函数和对数函数的近似而大幅度减少了MC仿真的时间.接着介绍了MC方法在脑部光子迁移的应用.最后讨论了将该MC方法在生物组织中光子迁移的进一步发展方向.     

蛋清热变过程中的光学特性变化

目的为解决手术中激光切割能力下降的问题,以鸡蛋蛋清为样本,研究热变过程中生物组织的光学特性变化。方法使用积分球系统测量650nm激光照射下的样本在热风枪加热下,从26％升温到99℃过程中的准直透射光、漫透射光和反射光光强随温度变化的数据,计算吸收系数和散射系数变化曲线。结果样本热变前光学特性受温度影响较小,热变过程中透射率降低,吸收系数和散射系数增大。结论手术中低强度激光照射组织发生热变使吸收能力下降,应保持较高激光强度以达到消融阈值。     

患有明显边界线肿瘤的生物组织中光输运的蒙特卡罗法模拟

用蒙特卡罗（ＭＯＮＴＥＣＡＲＬＯ）方法模拟了患有肿瘤的正常生物组织中的光输运过程。为了计算的方便，假设肿瘤具有明确的边界线和简单的几何形态。利用模拟计算的结果，本文研究了生物组织在一定光入射情况下的表面漫反射光分布和组织内部光分布的特点。光分布的情况依赖于组织内部光学特性参数的分布，因而直接与组织的内部结构有关。表面漫反射光分布和组织内部光分布的特点反映了组织几何结构的有关情况     

患有明显界线肿瘤的生物组织中光输运的蒙特卡罗法模拟

用蒙特卡罗（ＭＯＮＴＥＣＡＲＬＯ）方法模拟了患者肿瘤的正常生物组织中的光谱运过程，为了计算的方便，假设肿瘤具有明确的边界线和简单的几何形态，利用模拟计算的结果，本文研究了生物组织在一定光入射情况下的表面漫反射光分布和组织内部光分布的特点。光分布的情况依赖于组织内部光学特性参数的分布，因而直接与组织的内部结构有关，表面漫反射光分布和组织内部光分布的特点反映了组织几何结构的有关情况。     

生物组织光学性质的测量原理与技术

本文讨论了组织光学性能参数的测量原理和技术，提出了一种新的测量和计算方法，采用联合测定组织体表面反射率和体内光能流率分布，并利用漫射理论和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模型的部分结论，可求出组织的光穿透深度，吸收系数和有效散射系数，以４种猪组织为例，研究了哺乳动物组织的光学性质，这一原理和技术可适用于人体组织光学性质的测量。     

激光在医学上的应用与防护

1激光的特性 (1)方向性好发散角(angle of divergence)是衡量光束方向性好坏的标志,方向性表明光能量在空间分布上的集中性.激光束的发散角一般在10-2～10-4 rad,与普通光束比相差10～104.倍.这一特性被用作精密长度测量.