【摘 要】
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激光治疗是激光与医学相结合的一种新型治疗方法,临床应用广泛,且具有不可替代的作用。临床上激光治疗皮肤增生性瘢痕（HPS）取得了较好的疗效,但是对HPS缺乏精准的光剂量参数,使得治疗过程中参数设定存在较大的经验性和随意性;同时对激光热疗后HPS力学性能的相关研究较少,激光治疗过程中HPS力学性能改变可否作为激光治疗效果的评价尚待考证。本文通过数值模拟、实验研究以及理论分析,模拟得出了激光治疗HPS的
【基金项目】
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国家自然科学基金委（No.51675447）；
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激光治疗是激光与医学相结合的一种新型治疗方法,临床应用广泛,且具有不可替代的作用。临床上激光治疗皮肤增生性瘢痕（HPS）取得了较好的疗效,但是对HPS缺乏精准的光剂量参数,使得治疗过程中参数设定存在较大的经验性和随意性;同时对激光热疗后HPS力学性能的相关研究较少,激光治疗过程中HPS力学性能改变可否作为激光治疗效果的评价尚待考证。本文通过数值模拟、实验研究以及理论分析,模拟得出了激光治疗HPS的最佳治疗剂量,并应用模拟参数完成了兔耳HPS激光治疗试验,分析了治疗过程中HPS微观组织结构变化与其力学性能演变的对应关系,并建立了激光治疗次数与HPS力学性能之间的函数模型,同时结合有限元力学模型分析了不同参数条件下HPS的力学响应。得到的主要结论如下:1.HPS和正常皮肤的热效应均随激光能量密度的增大而增大,随激光脉冲宽度的增大先增大后减小;激光光斑直径对组织热效应的影响不同于上述两种参数,其中组织温度随光斑直径的增大而减小,而组织热损伤随光斑直径的增大而增大,根据组织温度阈值和热损伤程度确定最佳激光治疗剂量;激光治疗后兔耳HPS恢复效果较好,进一步验证了光热模型的合理性,说明激光模拟参数结果可以为激光治疗参数的选择提供指导和参考价值。2.激光治疗过程中所有组织的蠕变特性均呈现出时间相关性,即压缩比随着时间的增加而增大,并随着压缩载荷的增大而增大,表现出与大多数生物软组织相同的力学趋势。激光热疗过程中HPS的组织学变化对其压缩力学性能有着显著影响。与正常皮肤相比,由于HPS组织内部胶原纤维的增殖和弹性纤维的破坏,使得其韧性和抗变形能力降低,导致其能量耗散、特征压缩比和稳定蠕变速率较高,弹性模量较低。三次治疗后HPS中胶原纤维和弹性纤维的数量和结构分布逐渐改善,其力学性能逐渐接近于正常皮肤。力学研究结果可以为HPS的临床疗效评价提供一种新方法。3.HPS的力学参数随激光治疗次数的增加而增加,并逐渐趋于一个常数,即正常皮肤组织的力学参数;但增幅随激光治疗次数的增加而减小,初始增幅为60%,3次治疗后降为4.09%,可见激光治疗初始疗效最明显,随着症状的减轻,激光单次疗效不再显著。HPS的力学模拟结果表明:在相同的压缩载荷下,模拟所得组织的变形量与力学试验数据具有较高的吻合度,验证了力学模型的合理性;在此基础上得出未治疗的HPS内部应力响应与压头直径和压缩载荷的大下有关。
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