Temperature control system for laser reshaping of nasal septum

Abstract

Построена теоретическая модель температурных полей, возникающих в про-цессе лазерной коррекции формы носовой перегородки. Определены значения температуры, при которых обеспечиваются эффективность и безопасность опе-рации, а также сохраняется функциональность носовой перегородки в процессе лазерного облучения. Исследована эффективность контрольной системы, при-меняемой в операциях, определены оптимальные доза и время облучения, по-зволяющие достичь релаксации внутренних напряжений в хрящевой ткани без ожога слизистой оболочки носовой перегородки.Ключевые слова : лазер, лазерная коррекция формы, хрящ, теоретическое мо-делирование, температурные поля, контрольная система, калибровка. Дыхание обеспечивает жизнедеятельность всего организма. Его затруднение приводит к развитию патологических состояний органов, связанных с дыхательной функцией. Одной из причин затруднения носового дыхания является деформация перегородки носа [1].Хрящ носовой перегородки в силу своего строения обладает внутренними напряжения-ми и свойством "памяти исходной формы". Стабилизировать измененную форму хрящевой ткани без нарушения ее клеточной структуры и матрикса с помощью традиционных методов не удается. Этого можно достичь путем контролируемого кратковременного лазерного нагре-ва, при котором механические напряжения значительно уменьшаются, а денатурация ткани не происходит [2][3][4].До недавнего времени существовал лишь хирургический способ коррекции искривлен-ной носовой перегородки, который характеризуется большими потерями крови и возникно-вением осложнений. Лазерная септохондрокоррекция -новый неинвазивный метод лечения искривленной носовой перегородки, основанный на явлении лазерно-индуцированной релак-сации напряжений в хрящевой ткани, открытом в 1992 г. Э. Н. Соболем [5].В основе этого метода лежит нагрев хрящевой ткани до температуры выше 70 С с под-держанием этого режима в течение нескольких секунд, что приводит к релаксации напряже-ний и изменению формы без денатурации ткани [6]. После проведения многочисленных ис-следований in vitro и in vivo была обоснована возможность применения этого метода в клини-ческой практике [6]. Для проведения лазерной септохондрокоррекции в клинике было разра-ботано оборудование, включающее эрбиевый волоконный лазер с длиной волны 1,56 мкм, модифицированный носорасширитель, позволяющий фиксировать новую форму носовой пе-регородки, и контактор -устройство формирования и доставки лазерного излучения к месту облучения на носовой перегородке [6, 7]. Контактор снабжен двумя термопарами, входящими в контрольно-диагностическую систему с обратной связью [8].Лечебный эффект достигается в определенном, узком, диапазоне параметров лазерного воздействия и определяется длиной волны, мощностью лазерного излучения, временными режимами воздействия и диаметром пятна излучения [9][10][11]. Выход за пределы этого диапа-зона может привести к нежелательным побочным эффектам.

Laser-induced micropore formation and modification of cartilage structure in osteoarthritis healing

“…(1) to (4) is solved using the finite difference method in an explicit scheme (temperature on the following time-step can be expressed through the temperatures on the previous time steps). The parameters used for calculations are as follows: 25 κ ¼ 51∕cm, r 0 ¼ 250 μm, the laser power is 0.9 W, the exposure time is 10 s (pulse duration 100 ms, pulse repetition rate 1 Hz), λ is 0.006 W∕cm K, and a is 0.0014 cm 2 ∕s.…”