《生物硬組織雷射消融水介導增強效應作用機理的研究》是依託福建師範大學，由張先增擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物硬組織雷射消融水介導增強效應作用機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張先增
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射消融技術的臨床套用常工作於冷卻水噴霧或滲出血液等液體環境，水等液體環境在降低熱損傷的同時還扮演著增強消融效應的重要角色，其機理尚不清楚。本項目聯合高速攝像技術、光束偏轉檢測技術和光纖力學感測技術，系統研究雷射、液體介質和生物硬組織三者相互作用動力學過程；探索雷射誘導液體介質氣穴空泡和高能“水”霧顆粒的動力學特性和靶組織消融特性，評估其影響因素；結合氣穴空泡理論、流體動力學理論和雷射消融理論，構建液體環境下雷射誘導生物硬組織消融理論新模型，闡明“水”介導增強生物硬組織消融機制和動力學過程。本申請是一項前沿的研究工作，研究成果對進一步豐富組織光學理論，預測消融效果，最佳化雷射輻照參數和液體環境參數，促進雷射消融技術的臨床套用都具有十分重要的理論和現實意義。
結題摘要
本項目較系統研究了液體環境下雷射、液體介質和生物硬組織三者相互作用動力學過程，旨在揭示水等液體介質介導增強生物硬組織雷射消融效應的機制，促進生物硬組織雷射消融技術的臨床套用。探索了紅外脈衝雷射誘導液體介質氣穴空泡的產生、脈動和潰滅的動態過程和演化規律，獲得了氣穴空泡形成的閾值劑量，空泡脈動周期、泡壁運動速度、作用範圍等關鍵參數及其影響因素。首次提出並實驗驗證了藉助氣穴空泡效應形成的氣穴通道可大幅度提升雷射在液體中的穿透深度的觀點，豐富了傳統組織光學理論。研究了雷射空泡潰滅時產生的“微爆”動力學過程，結合微射流理論，探討了空泡潰滅伴生微射流的動力學特性及其影響因素，證實了氣穴空泡坍塌潰滅時產生的“微爆”效應及其伴生衝擊波和微射流是增強消融效果的主要原因。在此基礎上，構建了液體環境介導增強生物硬組織雷射消融模型，基本闡明雷射誘導液體介質動力學效應（空泡效應和流體動力學效應）介導增強生物硬組織消融機理及相互作用動力學過程，並據此提出生物硬組織消融雷射輻照參數和液體環境參數選取依據和最佳化策略。研究成果對進一步豐富組織光學理論，預測消融效果，最佳化雷射輻照參數和液體環境參數，促進雷射消融技術的臨床套用都具有十分重要的理論和現實意義。
