光子嫩肤中的光热响应及其数值模拟-光学专业论文.docx

内容提要本论文从光学和热学、乃至医学物理学的观点评价光子嫩肤术，诠释其 内容提要 本论文从光学和热学、乃至医学物理学的观点评价光子嫩肤术，诠释其 中的研究价值出发，在初步分析其基本作用机制的基础上，应用MATLAB 软件编程开展光与皮肤组织光热响应和热损伤的数值模拟研究。首先在总结 前人对生物组织光热特性研究的基础上利用蒙特卡罗方法模拟光在皮肤组 织中的传输并获得由此形成的热源项。其次，推导了含热源项的生物传热方 程有限差分解法，模拟了热源项在皮肤组织中形成的温度场。再次，结合蒙 特卡罗光传输模拟、有限差分热传输模拟和热损伤动态模型，对结合冷却条 件下的光辐照生物组织光热响应所造成的热损伤进行数值模拟。最后，提出 今后开展此项研究工作的思路。数值模拟的结果表明：合理选择光辐射波长、 辐射曝光时间和曝光剂量，可以选择性的热破坏光老化皮肤中的病损组织。 关键词：光子嫩肤， 光老化皮肤，选择性光热解效应，非消融性， 光热损伤数值模拟 ABSTRACTNonablative ABSTRACT Nonablative skin remodeling，known as photorejuvenation，is a new concept presented recently for aesthetic light treatment．This paper about photorejuvenmion focused mainly on the numerical simulation of the optlcai and thermal transportation and thermal damage in skin using MATLAB software． FirstlN the optical and thermal parameters of biotlssue had been reviewed． And the Monte Carlo method has been used to simulate the light transportation in skin and the resulting thermal source． Secondly,the solution to the bioheat transfer equation including thermal SOWCe has been deduced using finite difference method and been used to obtain the temperature field in skin． Finally,in combination wim thermal damage dynamic model．the thermal damage area in skin was qualitatively predicted by using Monte Carlo simulation and finite difference method under contact cooling condition． The results of numerical simulation show the lesion of photoaging skin Can be selectively damaged if the wavelength，exposure duration and exposure dose ofirradiated ligh arc reasonably selected． Key words：Photorejuvenation，Photoaging skin，Selective photothermolysis， Nonablation，Numerical simulation ofthermal damage 致 致 谢 最诚挚地感谢我的导师谢树森教授和李晖教授。 谢老师渊博的学识、严谨的治学态度、忘我的工作精神和对事业的追求 始终影响着我，使我终身受益。谢老师在三年的学习生活中对我的悉心指导、 关怀和栽培，使我永生难忘。李晖老师和蔼的性格，对物理现象敏锐的洞察 力和对研究工作的悉心指导使我受益颇深。对谢老师和李老师的感激之情难 以言表。本论文从选题，实施到完稿一直得到两位老师的悉心指点和教导。 谨此，在本论文完稿之际，向我的两位导师表示最衷心的感谢和最真诚的敬 意。 感谢李步洪博士，邱怡申教授和陈荣教授，他们在繁忙的工作中给予我 悉心指导和帮助。躲谢张晓东老师、李德品老师『|勺大力帮助，他们对我的困 难有求必应。感谢我的同事、同学和朋友给予的帮助。 特别感谢父母的倾力支持，正是他们的支持才能使我在求学之路上