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基于蒙特卡罗方法的激光消融仿真模型研究

中国医疗设备 2024年第8期39卷 32-37,54页

作者：徐蕾江雪娇梁慧珊上海市嘉定区安亭医院后勤保障部上海201800 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

目的设计一种激光消融数值仿真模型,确定针对脑肿瘤的激光消融治疗方案,以及确定消融时间、激光功率和金纳米颗粒水溶液对激光消融的效果影响。方法建立简化的脑肿瘤几何模型,通过蒙特卡罗计算方法模拟脑组织中的光子分布,确定激光能量... 详细信息

目的设计一种激光消融数值仿真模型,确定针对脑肿瘤的激光消融治疗方案,以及确定消融时间、激光功率和金纳米颗粒水溶液对激光消融的效果影响。方法建立简化的脑肿瘤几何模型,通过蒙特卡罗计算方法模拟脑组织中的光子分布,确定激光能量沉积;再用Pennes生物传热模型计算嵌入在圆柱体人脑组织中球体肿瘤的温度升高过程;将Arrhenius积分与传热模型相结合,计算组织的热损伤,确定激光消融方案。在热损伤范围超出肿瘤体积的模型中引入金纳米颗粒,探究金纳米颗粒对减小周围健康组织损伤的可行性。结果增大激光功率或消融时间升高了消融过程中的最高温度且增大了热损伤范围。对于本研究假定的直径为10 mm的球体脑肿瘤,当消融时间为300 s、激光功率为3 W以及消融时间为180 s、激光功率为5 W时球体肿瘤被完全消融。在肿瘤中注射金纳米颗粒,假设金纳米颗粒在肿瘤中均匀分布,选取消融时间为180 s、激光功率5 W的消融组合且不添加金纳米颗粒时,热损伤的体积为1.98 cm^(3),对周围健康组织的损伤率为2.96%;同样的组合添加金纳米颗粒后的热损伤体积为0.95 cm^(3),对周围健康组织的损伤率为0.88%。结论本研究建立的数值仿真模型对确定激光消融参数具有一定参考价值。激光功率和消融时间的增加可以增大热损伤体积,提高消融的最高温度,同时,添加金纳米颗粒可以减少对健康组织的热损伤。

关键词：脑肿瘤蒙特卡罗方法激光消融数值模拟生物传热

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2μm激光消融技术在生物组织中的应用

北京信息科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期39卷 1-12页

作者：张誉张雯北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

激光因其能量集中、稳定性好、易于使用等优点,越来越多地被应用于生物医疗领域。近年来,2μm激光凭借着高水分子吸收系数的优势成为生物组织消融和碎石手术的理想选择,具有极大的应用前景。简要阐述了激光消融生物组织的光分布与光传... 详细信息

激光因其能量集中、稳定性好、易于使用等优点,越来越多地被应用于生物医疗领域。近年来,2μm激光凭借着高水分子吸收系数的优势成为生物组织消融和碎石手术的理想选择,具有极大的应用前景。简要阐述了激光消融生物组织的光分布与光传热机制,介绍了2μm激光在体外组织、体内组织和碎石手术中的应用,总结了激光功率、工作模式、脉冲频率等对不同生物组织目标的影响,得出掺铥光纤激光器具有在激光消融领域替代掺钬钇铝石榴石(Ho:YAG)激光器潜力的结论。最后,讨论了掺铥光纤激光器在生物医疗领域发展的主要问题和趋势。

关键词：激光消融激光碎石 2μm激光掺铥光纤激光器

腔内射频消融与腔内激光消融治疗下肢静脉曲张综合征的比较

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腔内射频消融与腔内激光消融治疗下肢静脉曲张综合征的比较

激光消融生物软组织热效应的数值模拟和实验研究

2024年全国皮肤病防治学术年会

作者：陈明懿成都电子科技大学附属医院·四川省人民医院

研究目的:本研究通过观察两组下肢静脉曲张综合征患者分别接受腔内射频消融(RFA)与腔内激光治疗(EVLT),通过比较两组患者在疗效及并发症等方面的差异,探究RFA和EVLT在治疗下肢静脉曲张综合征中的优缺点,为下肢静脉曲张微创手术的选择提... 详细信息

研究目的:本研究通过观察两组下肢静脉曲张综合征患者分别接受腔内射频消融(RFA)与腔内激光治疗(EVLT),通过比较两组患者在疗效及并发症等方面的差异,探究RFA和EVLT在治疗下肢静脉曲张综合征中的优缺点,为下肢静脉曲张微创手术的选择提供更多参考依据。研究对象与方法:收集2021年12月至2022年12月期间于四川省人民医院皮肤外科及血管外科行RFA和EVLT治疗的大隐静脉曲张患者共38人(56条患肢)的临床资料,根据采取的手术方式分为射频组和激光组。

关键词：下肢静脉曲张射频消融激光消融综合征

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国生物医学工程学报 2021年第1期40卷 124-128页

作者：刘珂舟欧泽世许科帝白瑞良杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 浙江大学求是高等研究院杭州310027 浙江大学医学院系统神经与认知科学研究所杭州310027

针对激光消融中的关键参数(功率、时间、流速)与消融参数(长短轴和体积)之间的关系进行研究,进行离体组织热效应定量分析,为激光消融手术设备及临床应用提供理论依据及方法指导。选取新鲜猪肝,采用激光生成器(980 nm)和水冷设备,在不同... 详细信息

针对激光消融中的关键参数(功率、时间、流速)与消融参数(长短轴和体积)之间的关系进行研究,进行离体组织热效应定量分析,为激光消融手术设备及临床应用提供理论依据及方法指导。选取新鲜猪肝,采用激光生成器(980 nm)和水冷设备,在不同输出功率(0.5、3.0、5.0、7.0、10.0、12.0、15.0 W)和不同时间(0~200 s)下进行消融,确定最佳的消融功率范围和安全消融边界。之后重复消融过程使用功率(10.0、12.0、15.0 W)和不同的时间(1、2、3 min),根据消融组织的冷冻切片,通过k邻近算法量化图像信息,并利用Origin软件进行拟合,定量研究输出功率、时间与热损伤区域长短轴和体积之间的关系。结果表明,激光消融的核心温度提升迅速,对于消融范围的控制能力强。图像分割算法对消融结果图有良好的量化效果,可有效获取消融的长短轴数据。建立长轴、短轴和体积关于激光器功率和消融时间的数学模型,验证所建立的数学模型能通过激光器功率和消融时间有效估计有效消融体积,模型平均误差率在4%~10%,消融体积精度为0.2 cm。研究结果可以为激光消融在临床治疗和激光器性能验证上提供参考。

关键词：激光消融组织热效应定量分析体积模型

激光消融联合药物涂层球囊成形治疗椎动脉支架重度再狭窄1例

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介入放射学杂志 2018年第10期27卷 1001-1002页

作者：谷涌泉郭建明崔世军郭连瑞齐立行齐一侠张建首都医科大学宣武医院血管外科北京100053

我们最近尝试用激光消融联合药物涂层球囊（drugcoating ***）治疗了1例椎动脉支架重度再狭窄导致的缺血患者，取得了满意的效果，现报道如下。临床资料患者男性，69岁。主因头部眩晕入院，8个月前因左侧椎动脉重度狭窄于我科接受支架... 详细信息

我们最近尝试用激光消融联合药物涂层球囊（drugcoating ***）治疗了1例椎动脉支架重度再狭窄导致的缺血患者，取得了满意的效果，现报道如下。临床资料患者男性，69岁。主因头部眩晕入院，8个月前因左侧椎动脉重度狭窄于我科接受支架成形（5～15mm，Express，波士顿科技），近1个月头晕症状复发，超声提示左侧椎动脉支架内重度再狭窄。

关键词：动脉支架球囊成形药物涂层激光消融再狭窄治疗 Express 左侧椎动脉

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不同离焦条件对骨硬组织激光消融的影响

中国激光 2008年第7期35卷 1116-1120页

作者：张先增谢树森詹振林叶青福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室福建福州350007 福建省立医院耳鼻咽喉科

评估了不同离焦辐照条件对脉冲COz激光骨硬组织消融的影响。实验样品为新鲜离体牛胫骨组织，置于由计算机自动控制的一维电动平移台上。调节工作距离，分别在光束聚焦平面前后光斑尺寸约为510μm处进行非接触式垂直照射。脉冲CO2激光波... 详细信息

评估了不同离焦辐照条件对脉冲COz激光骨硬组织消融的影响。实验样品为新鲜离体牛胫骨组织，置于由计算机自动控制的一维电动平移台上。调节工作距离，分别在光束聚焦平面前后光斑尺寸约为510μm处进行非接触式垂直照射。脉冲CO2激光波长为10．64μm，脉冲频率为60Hz，能量密度范围5～45J／cm^2。平移台移动速度为20mm／s，重复扫描6次。肉眼和显微镜观察组织样品形态学变化，常规组织病理切片处理，苏木精-伊红（HE）染色，共焦扫描显微镜观察并摄取图像。运用测量软件测量骨样品消融凹陷的几何尺寸，获得切口宽度、深度和切口截面积随辐射曝光量的变化关系。结果表明，脉冲CO2激光可以应用于骨头等硬组织的切割，不同的离焦辐照条件对组织消融效果具有重要影响；在临床上，为获得窄且深的消融切口和高的消融率，可以稍微将光束聚焦在组织表面下方。

关键词：医用光学与生物技术激光消融骨消融脉冲CO2激光离焦条件

微创介入中智能化光学辅助技术与激光消融治疗的研究进展

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中国激光 2023年第15期50卷 73-89页

作者：梁利斌李亮高婷婷王广志丁辉万明习张镇西西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程系生物医学信息工程教育部重点实验室陕西西安710049 南京医科大学生物医学工程与信息学院江苏南京211100 清华大学医学院生物医学工程系北京100084 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室生物医学光子学与传感研究所陕西西安710049

微创介入治疗近年来发展迅速,具有重要临床价值。然而,微创条件下手术视野与操作范围受限,手术结果高度依赖医生经验。为解决这一问题,临床关注的焦点是如何实现手术信息的可视化、手术定量信息的获取和治疗范围的精准控制。光学辅助与... 详细信息

微创介入治疗近年来发展迅速,具有重要临床价值。然而,微创条件下手术视野与操作范围受限,手术结果高度依赖医生经验。为解决这一问题,临床关注的焦点是如何实现手术信息的可视化、手术定量信息的获取和治疗范围的精准控制。光学辅助与激光消融技术在解决该问题上发挥了重要作用。增强现实技术提供新的可视化方式,光学追踪与传感为术中提供多维的定量信息,而激光消融则提供了精准治疗的途径。同时,光学技术与计算机视觉、人工智能、材料科学等多学科结合,推动微创介入朝着智能化、精准化、个性化的方向发展。聚焦于微创介入中的光学辅助与激光消融技术,主要从增强现实、光学追踪与感知、激光消融三方面,对相关研究进展进行综述。

关键词：医用光学增强现实光学追踪与感知激光消融微创介入

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激光消融治疗48例甲状腺良性结节临床分析

第三军医大学学报 2016年第13期38卷 1542-1546页

作者：石彦李锐郝迎学罗子俨郭燕丽余佩武第三军医大学西南医院:全军普通外科中心重庆400038 第三军医大学西南医院:超声科重庆400038

目的探讨甲状腺良性结节激光消融治疗的安全性、方法和近期疗效。方法回顾性分析我科2014年9月至2015年5月48例甲状腺良性结节激光消融治疗患者的临床资料。观察治疗时间、消融针数、输出能量、甲状腺功能变化、术中及术后并发症和随访... 详细信息

目的探讨甲状腺良性结节激光消融治疗的安全性、方法和近期疗效。方法回顾性分析我科2014年9月至2015年5月48例甲状腺良性结节激光消融治疗患者的临床资料。观察治疗时间、消融针数、输出能量、甲状腺功能变化、术中及术后并发症和随访结果。结果 48例甲状腺良性结节患者均成功实施激光消融,每个结节消融1～4（1.5±1.2）针,治疗时间15～40（23.3±15.8）min,激光输出总能量800～7 200（2 225±1 875）J,无神经、气管、食管、血管损伤或皮肤灼伤等并发症。术后1、3个月超声随访,甲状腺结节体积较术前显著缩小（P〈0.05）,血流信号消失。术中48例患者均有颈部轻微疼痛,术后46例患者疼痛自行缓解,2例患者予对症处理后疼痛减轻。术前、术后1、3个月检测甲状腺功能无显著变化（P〉0.05）。结论激光消融治疗甲状腺良性结节安全、微创、有效,对甲状腺功能无影响,具有较好的临床推广应用价值。

关键词：激光消融甲状腺结节超声

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激光消融离体和活体兔肝组织实验研究

中华肝胆外科杂志 2014年第3期20卷 212-215页

作者：林满霞徐明黄光亮谢晓燕郑曙光刘保娴吕明德中山大学附属第一医院超声科 510080 中山大学超声诊断与介入超声研究所肝胆外科

目的了解激光消融在离体和活体肝组织的消融特性和温度变化，为临床制定消融方案提供参考。方法采用7w和5W两种功率激光仪对离体猪肝进行单针单点消融；采用5W功率激光仪对活体兔肝进行单针单点消融。两者能量输出均为1800J。观察不同... 详细信息

目的了解激光消融在离体和活体肝组织的消融特性和温度变化，为临床制定消融方案提供参考。方法采用7w和5W两种功率激光仪对离体猪肝进行单针单点消融；采用5W功率激光仪对活体兔肝进行单针单点消融。两者能量输出均为1800J。观察不同功率激光在体内外肝组织造成的消融范围、形态以及5W功率激光消融过程中的温度变化。结果激光消融灶为光纤向前发射形成，呈类椭圆形。消融灶从内向外可分为黑色碳化区及褐白色坏死区。离体猪肝实验，功率5W激光平均消融范围1．9cm×1．2cm×1．2cm，碳化范围1．1cm×0．5cm×0．5cm；功率7w激光消融范围2．5cm×1．5cm×1．5cm，碳化范围1．4cm×0．7cm×0．7cm。功率5w的消融中心、旁开5mm及旁开10mm的平均最高温度分别为243．57℃、62．47℃、34．27℃。活体兔肝实验，功率5w所获消融范围约为1．4cm×1．1cm×1．1cm。消融中心旁开5mm及10mm的平均最高温度分别为62．26℃、44．35℃。结论激光消融对体内外肝组织造成的凝固坏死范围较小，能量较为集中。由于其对肝功能和周围组织影响小，故可用于危险部位的小肿瘤消融。

关键词：激光消融肝脏温度