Освещены вопросы разработки математической модели и алгоритма расчета распределения температуры в сложных многослойных биологических тканях под действием лазерного излучения. Модель основана на конечно-разностном методе и учитывает анизотропию оптических и тепловых параметров биологических структур. Модель является двумерной и нестационарной и позволяет моделировать взаимодействие различных типов лазера с биологическими тканями. Разработано программное обеспечение на основе полученных моделей с интерфейсом. Разработанное программное обеспечение было использовано для расчета воздействия лазерного излучения на биологические структуры. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Приводятся результаты моделирования воздействия двух типов лазеров эрбиевого (l = 2,94 мкм) и СO2 (l = 10,6 мкм) на биологическую структуру, состоящую из эмали и дентина.
The mathematical model and algorithm of calculation of temperatures distribution in multilayered biological tissue under the influence of various laser radiation is described. The model is based on numerical method and considered anisotropy of optical and thermal parameters of biological tissue. The model is two-dimensional and non-stationary and allows to model interaction various laser types with biological tissue. The software on the basis of the received models with the interface is developed. The developed software was used for calculation of impact of laser radiation on biological structures. Results of modeling id accommodated with experimental data. Results of modeling of influence of two lasers erbium (l = 2,94 mcm) and CO2 (l = 10,6 microns) on the biological structure consisting of enamel and a dentine presented.
1. Малюков С.П., Куликова И.В., Калашников Г.В. Моделирование процесса лазерного отжига структуры «кремний-стекловидный диэлектрик» // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». – 2011. – № 7. – С. 182–188.
2. Плетнёв С.Д. Лазеры в клинической медицине. – М.: Медицина, 1996.
3. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 784 с.
4. John D.B. Featherstone, Peter Rechmann, Daniel Fried. IR laser ablation of dental enamel // SPIE. – 2000. – Vol. 3910. – Р. 136–148.
5. Fried D., Shori R., Duhn C. Backspallation due to ablative recoil generated during Q−switched Er: YAG ablation of dental hard tissue // SPIE. – 1998. – Vol. 3248. – Р. 78–84.