激光治疗仪的功率检测控制及半导体激光对家兔皮肤伤口愈合的实验研究

论文摘要

本课题为半导体激光治疗仪的功率检测控制和低强度半导体激光照射治疗家兔皮肤伤口实验。目的: 1.设计开发针对临床照射治疗的半导体激光治疗仪,解决低功率半导体激光治疗仪波长单一,输出功率不稳定而不能满足研究弱激光生物效应和临床治疗需要的问题。2.通过低强度半导体激光照射治疗家兔皮肤伤口的实验,比较相同能量剂量下不同的功率对家兔伤口愈合的影响。从而寻找适合治疗激光参数,希望为低强度半导体激光照射治疗提供一些实验数据。方法: 1.根据设计要求的功率连续可调、双波长等要求确定仪器的各项参数,硬件采用AT89S52单片机控制,设计电路图;软件运用PID算法,编写程序,烧制芯片;利用Protel软件绘制原理图,按照图纸在面包板上搭建电路,初步实现所要求功能;绘制设计PCB电路板,按图纸制作电路板;购买元器件,印刷电路板,依照图纸焊接元器件。2.利用低强度半导体激光器进行生物效应实验,实验选用21只家兔,建立手术伤口模型,将伤口随机分为三组,空白对照组、5mW照射组和10mW照射组,对半导体激光器的激光二极管采用激光扩束技术,使光斑达到实验要求的大小,运用生物统计学和光学显微术对结果进行临床和形态学评价。结果:1.仪器可输出波长为532nm的绿光和波长为650nm的红光,输出功率分别为1～16mW和1～50mW,且连续可调,功率精确到0.1mW。2.动物实验结果显示:在建立动物模型后5d、9d和13d后,分别测量伤口的面积愈合的百分数和做组织的病理切片观察。5mW激光照射组与模型组相比,伤口愈合速度更快(P﹤0.05);10mW激光照射组与模型组相比,伤口愈合速度更快(P﹤0.05);而5mW和10mW两照射组相比,无显著差异(P﹥0.05)。结论:1.本课题所研制的半导体激光器运用工程学中常用的PID自动控制算法,采用闭环控制系统对该仪器输出功率实时检测和自动控制。激光准直光源均采用点状光斑,功率调节方便且读数准确精确,使用非常方便。能很好地满足研究弱激光的生物效应和临床治疗的需要。2.650nm半导体激光在剂量1 J /cm2时5mW和10mW均对家兔皮肤伤口的愈合有促进作用。这种促进作用取决于激光的波长和照射剂量,与照射光强没有依赖关系。这种生物效应是否成抛物线型,即照射次数有阈值,效应不随次数增加无限增大,有一极大值,达极大值后,再增加照射次数,刺激作用反而减弱,甚至变成抵制作用。有待于实验的进一步证明。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 正文
• 实验一 半导体激光治疗仪的功率控制及检测
• 1 系统概述
• 2 硬件结构
• 2.1 半导体激光二极管
• 2.2 串联稳流二极管驱动电路
• 2.3 输出功率实时检测电路
• 2.4 输出功率自动控制电路
• 3 软件设计
• 3.1 PID 控制的原理和特点
• 3.2 PID 控制器的参数整定
• 3.3 增量式PID 算法
• 4 结论
• 实验二 弱激光照射家兔皮肤伤口实验
• 1 材料和方法
• 1.1 实验仪器
• 1.2 实验材料
• 1.3 实验方法
• 2 实验结果
• 2.1 生物统计学分析
• 2.2 形态学分析
• 3 分析讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢