激光與皮膚相互作用能量分布的蒙特卡羅模擬.pdf

1、鮮紅斑痣是一種毛細血管畸形擴張的血管性疾病，好發(fā)于暴露部位，病理表現(xiàn)為真皮深層出現(xiàn)群集擴張的毛細血管，激光對鮮紅斑痣皮膚具有明顯的漂白作用，但臨床上激光療法也面臨了一些問題，通常難以經(jīng)過一次治療使病損皮膚完全褪色，需要長時間間隔的多次治療；而且在鮮紅斑痣的臨床治療當中，伴隨著很多副作用，如表皮熱壞死，瘢痕等；其次多數(shù)病損位置最終的治療效果都不能獲得完全漂白；因而鮮紅斑痣始終是一種難以根治的血管性皮膚疾病。隨著生活水平的提高，人們對鮮紅斑

2、痣療效的要求日益提高，因此，尋求徹底有效的治療方法是激光醫(yī)學面臨的巨大挑戰(zhàn)。 根據(jù)選擇性光熱作用原理，適當波長的脈沖輻射可以引起有色組織，細胞，或者細胞器的選擇性破壞，目標組織在激光照射下獲得的能量沉積對組織是否能被選擇性破壞起關(guān)鍵性的作用，因而本文從建立激光與鮮紅斑痣皮膚的相互作用數(shù)學模型入手，采用蒙特卡羅計算方法，建立了改進的包含分立血管模型的皮膚組織模型。通過計算機產(chǎn)生的偽隨機數(shù)為構(gòu)造的變量進行隨機取值，在笛卡爾坐標系中跟

3、蹤光子被組織吸收的位置并計算光子被組織吸收的距離，通過動態(tài)的球坐標系統(tǒng)對光子的散射方向進行取樣，并采用動態(tài)輔助坐標系統(tǒng)計算血管與真皮界面上的反射與折射事件，探討了不同波長輻照下柱形血管截面上能量密度的分布規(guī)律以及各層組織吸收率。 模擬結(jié)果表明單波長激光輻照組織血管模型時，在靠近光源的血管部位獲得最大的能量沉積密度，并隨著在組織內(nèi)深度的增加而急劇減小。532nm，577nm以及585nm激光照射時，組織模型的血管截面上，血管中心處

4、能量沉積密度的半值寬度距離約為10-17μm，最大能量峰值減小到1/e時的跨度約為13-26μm，血管中心能量分布的變化梯度與血液在該波長上的吸收系數(shù)保持一致；在血管截面輪廓上能量密度的半值寬度距離約為34-43μm，595nm.在血管截面上產(chǎn)生的最大能量沉積密度小與其他三個波長，在血管截面上的衰減速率較小，能量半值距離與1/e的等效光學長度約為76μm與96μm。模擬結(jié)果還表明當以血管截面上的能量沉積密度為高度時，血管截面上能量分布曲