用于皮肤病激光治疗的脉冲光热辐射模型

摘要

针对皮肤病激光治疗过程中生物组织内部温度分布与形态测量困难、医生凭借经验选取治疗参数导致疗效不佳等问题，建立了利用脉冲光热辐射法(PPTR)重建皮肤结构，并智能化选取激光参数开展辅助治疗的理论模型。采用基于自定义截断参数选取方法的截断奇异值分解法、基于L曲线法选取正则化参数的Tikhonov正则化法和给定迭代次数的共轭梯度法这3种逆算法进行仿真计算，建立误差评估函数，分析对比了不同表皮层厚度、患病层厚度及深度的重建效果，同时制作皮肤仿体进行离体实验，并以此为依据开展了鲜红斑痣临床治疗的应用研究。结果表明：3种逆算法的综合性能评价指数由高到低依次为0.066、0.082、0.126,验证了其在鲜红斑痣血管层常见深度范围内的重建效果均能保持较高精度；体外实验结果和临床应用验证了所提出的PPTR模型可用于求解表皮、病变层等组织的温升分布、厚度、位置等信息，且重建结果的精度能够满足治疗需求。该模型及研究结果可为激光治疗过程中参数的选取提供定量化指导。

关键词

激光治疗 / 皮肤病 / 鲜红斑痣 / 脉冲光热辐射 / 逆算法 / 正则化

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52276084)