激光消融生物软组织热效应的数值模拟和实验研究

作者：刘珂舟^*; 欧泽世; 许科帝; 白瑞良

来源：中国生物医学工程学报, 2021, 40(01): 124-128.

DOI：10.3969/j.issn.0258-8021.2021.01.14

• 激光消融
• 组织热效应
• 定量分析
• 体积模型

针对激光消融中的关键参数(功率、时间、流速)与消融参数(长短轴和体积)之间的关系进行研究,进行离体组织热效应定量分析,为激光消融手术设备及临床应用提供理论依据及方法指导。选取新鲜猪肝,采用激光生成器(980 nm)和水冷设备,在不同输出功率(0.5、3.0、5.0、7.0、10.0、12.0、15.0 W)和不同时间(0～200 s)下进行消融,确定最佳的消融功率范围和安全消融边界。之后重复消融过程使用功率(10.0、12.0、15.0 W)和不同的时间(1、2、3 min),根据消融组织的冷冻切片,通过k邻近算法量化图像信息,并利用Origin软件进行拟合,定量研究输出功率、时间与热损伤区域长短轴和体积之间的关系。结果表明,激光消融的核心温度提升迅速,对于消融范围的控制能力强。图像分割算法对消融结果图有良好的量化效果,可有效获取消融的长短轴数据。建立长轴、短轴和体积关于激光器功率和消融时间的数学模型,验证所建立的数学模型能通过激光器功率和消融时间有效估计有效消融体积,模型平均误差率在4%～10%,消融体积精度为0.2 cm。研究结果可以为激光消融在临床治疗和激光器性能验证上提供参考。

• 单位
  浙江大学; 高等研究院; 杭州电子科技大学; 自动化学院