激光心肌血管重建术的应用基础研究

论文摘要

激光心肌血管重建术(transmyocardial laser revascularization,TMLR)是用激光在缺血的心肌区域内打一些微小的激光孔道,通过这些激光孔道把心腔中的血液引向缺血的心肌区域以改善心肌的缺血状况,达到治疗的目的。实验研究发现:激光打孔时会对孔道周围的心肌组织造成一定程度的热损伤,并且热损伤的大小又直接影响到心肌血管重建术的治疗效果。所以了解和掌握激光与心肌组织的作用规律,寻找热损伤和激光参数之间的关系对激光心肌血管重建术的临床应用具有重要意义,对生物医学、光子学的研究也有一定的参考价值。 首先,根据激光与心肌组织的作用规律对激光心肌血管重建术的机理和激光心肌打孔的机理进行了分析研究。并根据激光心肌血管重建术的要求选择了用于模拟试验的激光。 最后,利用计算机模拟实验研究的方法对激光与心肌组织的作用规律进行了计算机模拟研究。首先对蒙特卡罗方法的原理和规则进行了详细的说明,并把卷积方法与蒙特卡罗方法的结合起来。讨论了吸收系数μ_a、散射系数μ_s、散射的各向异性系数g对心肌组织中激光光子的传输和分布的影响,做了一些定量的计算和分析。卷积方法的引入,使得蒙特卡罗方法能够更灵活地模拟不同类型的入射光束与心肌组织的相互作用,从而使模拟工作更具有实际意义。 本项研究工作在计算机模拟研究激光心肌血管重建术方面进行了一些有益的尝试,这些尝试对目前广泛开展的数字化虚拟人体的研究和激光生物医学的理论研究都有一定的参考价值,为激光心肌血管重建术的临床应用提供一个参考。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光心肌血管重建术的发展和现状
• 第二章 激光和生物组织作用规律研究
• 2.1 激光产生的原理
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 原子发光基础
• 2.1.3 激光器与激光的形成
• 2.2 激光和生物组织的作用机制
• 2.2.1 光热效应
• 2.2.2 光压效应
• 2.2.3 光化效应
• 2.2.4 电磁场效应
• 2.2.5 生物刺激效应
• 2.2.6 等离子体诱导蚀除效应
• 2.3 生物组织对激光的选择性吸收
• 2.4 生物组织对激光的散射
• 第三章 激光心肌血管重建术的理论研究
• 3.1 激光心肌血管重建术的要求
• 3.2 激光心肌打孔的机理
• 第四章 蒙特卡罗方法思想和模型
• 4.1 光在生物组织中传输和分布
• 4.2 蒙特卡罗方法简介
• 4.3 坐标系统和随机变量的取样
• 4.3.1 坐标系统
• 4.3.2 随机变量的取样
• 4.4 光子的传输规则
• 4.4.1 光子包的发射
• 4.4.2 光子的步长
• 4.4.3 光子的传输
• 4.4.4 光子权重的变化
• 4.4.5 光子的行进方向和碰撞位置的跟踪
• 4.4.6 边界问题
• 4.4.6.1 组织边界的漫反射和漫透射
• 4.4.6.2 交界面上的反射和透射
• 4.4.7 光子的终止
• 4.5 物理量的处理过程
• 4.5.1 漫反射和漫透射
• 4.5.2 组织内部的光分布
• 第五章 卷积方法的应用
• 5.1 卷积的含义
• 5.2 模拟中卷积方法的应用
• 5.3 高斯光束的卷积
• 5.4 平面圆光束的卷积
• 第六章 激光心肌血管重建术的计算机模拟实验研究
• 6.1 计算程序的界面和使用简介
• 6.2 半无限大心肌组织模型光分布的研究
• 6.2.1 各项异性因子g对光分布的影响
• α对光分布的影响'>6.2.2 吸收系数μ_α对光分布的影响
• s对光分布的影响'>6.2.3 散射系数μ_s对光分布的影响
• 6.3 三层心肌组织模型光分布的研究
• 6.4 有限宽光源入射时的光分布的研究
• 6.4.1 平面圆光束入射时心肌组织的光分布研究
• 6.4.1.1 各项异性因子g对光分布的影响
• α对光分布的影响'>6.4.1.2 吸收系数μ_α对光分布的影响
• s对光分布的影响'>6.4.1.3 散射系数μ_s对光分布的影响
• 6.4.2 高斯光束入射时心肌组织的光分布研究
• 6.4.2.1 各项异性因子g对光分布的影响
• α对光分布的影响'>6.4.2.2 吸收系数μ_α对光分布的影响
• s对光分布的影响'>6.4.2.3 散射系数μ_s对光分布的影响
• 6.4.3 光源宽度对光分布的影响
• 结束语
• 参考文献
• 硕士期间完成论文