Физические основы применения лазеров в медицине. Шахно Е.А. - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

Университет ИТМО | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

45
чения
кр
ε
глубина абляции значительно возрастает, то есть облученный
объем ткани тут же испаряется. Именно этот энергетический диапазон на-
зывают зоной абляции (зона II). В следующем энергетическом интервале
наступает насыщение, то есть с увеличением плотности энергии толщина
удаленного слоя не увеличивается. Это означает, что не вся энергия ла-
зерного излучения идет на абляцию. Насыщение обусловлено образовани-
ем плазмы над поверхностью обрабатываемого материала. Плазма погло-
щает часть излучения, то есть экранирует поверхность от него.
Основными характеристиками абляции являются порог абляции и
увеличение интенсивности абляции с увеличением плотности энергии из-
лучения (наклон кривой в зоне II). Эти параметры определяются в основ-
ном показателем поглощения ткани на длинe волны используемого лазер-
ного излучения. Хотя при различных длинах волн характер этой зависи-
мости одинаков, но численные значения могут сильно отличаться.
Механизм абляции включает в себя как термическое удаление, так и
фотодекомпозицию, то есть удаление, связанное с разрывом связей в мо-
лекулах ткани (при большой энергии кванта
h
ν
) и образованием фрагмен-
тов молекул, отдельных атомов, ионов и электронов.
Принципиально зависимость порога абляции от показателя поглоще-
ния излучения тканью может быть описана с помощью простой феноме-
нологической модели. В модели делаются следующие предположения:
1) излучение поглощается тканью в соответствии с экспоненциаль-
ным законом поглощения,
2) тепловые явления в ткани пренебрежимо малы (так как время воз-
действия излучения мало),
3) процесс абляции начинается лишь тогда, когда энергия, накоплен-
ная в единице объема
Q
, превышает критическую плотность энергии
кр
Q
.
Значение критической энергии зависит только от типа материала и при-
мерно равняется теплоте парообразования.
Рассмотрим эту модель (рисунок 12). Уменьшение плотности энергии
излучения по мере проникновения в ткань может быть описано выражени-
ем
0
( ) exp( )
x x
= −
, (21)
где
0
ε
- плотность энергии на поверхности материала (за вычетом отра-
женного излучения),
( )
x
ε
- плотность энергии на глубине
x
, α - показатель
поглощения (см. рисунок 13). Вычислим объемную плотность мощности
излучения:
0
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) exp( )
E x E x dx x x dx d x
Q x x
dV dx dx
ε ε ε
ε α α
− + − +
= = = − = − , (22)

Страницы