مدل سازی و شبیه سازی برهمکنش لیزر کسری و پوست
چکیده
همزمان با پیشرفت فنآوریهای نوین، نقش لیزر در درمان امراض پوستی و رفع ناهنجاریهای آن، رشد قابل توجهی در دو دههی اخیر داشته است. با پیدایش ادوات جدید لیزری، اهمیت درک اصول عملکردی آنها برای مهندسین پزشکی و متخصصین بالینی پوست افزایش مییابد. در میان رویکردهای مختلف استفاده از لیز ر در فرآیندهای بازتسطیح پوست که برای رفع ناهنجاریهای متنوع بهکارگرفته میشوند، استفاده از لیزر کسری به عنوان رویکردی نوین در نظر گرفته میشود. چرا که پس از روشهای فرساینده که به تخریب کامل لایهی اپیدرم میپردازند و روشهای غیرفرساینده که موجب القای اثرات گرمائی به لایههای داخلی پوست می گردند، لیزر کسری به عنوان روشی جدید در رفع چالشهای روشهای پیشین و بهکارگیری بهینه از لیزر در درمان پوست معرفی شده و در سالهای اخیر، علیرغم نوپائی، از جایگاه مناسبی برخوردار گشته است . ارزیابی های بالینی، دلالت بر موفقیت این روش در مقایسه با دیگر روشها دارد. هدف از انجام این پژوهش، مدلسازی و شبیهسازی برهمکنش تابشی و گرمایشی لیزر کسری و پوست می- باشد. شبیهسازی اثرات چنین برهمکنشهائی در پیشبینی نتایج قبل از انجام فرآیندهای درمانی یا انتخاب مناسب پارامترهای لیزر و نیز مطالعهی کاربردهای جدید و یا اصلاح روشهای پیشین اهمیت ویژهای دارد. مدل- سازی اثرات گرمائی تابش لیزر بر پوست شامل دو مرحلهی اصلی میباشد. در ابتدا باید نحوهی پخش پرتوی لیزر در پوست را محاسبه کرد که در این پژوهش به دلیل استفاده از لیزر دیاکسیدکربن که به شدت در پوست جذب میشود، مدل پراکندگی مرتبهی اول بهکارگرفته شده است. مرحلهی دوم مدلسازی به بررسی چگونگی گسترش گرمای حاصل از جذب انرژی پرتوی لیزر میپردازد و با محاسبهی تحولات دمای نقاط مختلف پوست، برآوردی از میزان آثار گرمائی بهدست میدهد. برای حل معادلات انتقال گرما در این مرحله از روش تفاضلهای محدود استفاده شده است. انتخاب روش مدلسازی در این پژوهش، با توجه به سرعت و زمان انجام محاسبات در کنار دقت قابل قبول آنها انجام شده است. در عین حال، برخلاف پژوهشهای اخیر، امکان لحاظ کردن ناهمگونیهای ساختاری و پیچیدگیهای عملکردی در این پژوهش فراهم شده است تا علیرغم افزایش حافظهی مورد نیاز برای انجام شبیهسازیها، بتوان دمای هر نقطه از پوست مورد مطالعه را در هر زمان بهدستآورد. این ویژگی، لازمهی مطالعهی اثرات گرمائی لیزر کسری بر پوست است که میتواند اثر تابش غیریکنواخت لیزر را بر ساختار غیریکنواخت پوست بررسی کند. چنین مسئلهای در پژوهشهای مربوط به این زمینه و طبیعتا در پیادهسازیهای بالینی آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در راستای تأیید مزیتهای درمانی روش لیزر کسری نسبت به روشهای سنتی، ارزیابیهائی با توجه به نتایج شبیهسازیها و به صورت مقایسه انجام گرفته که حاکی از سودمندی ویژهی استفاده از لیزر کسری میباشد. عدم تخریب یکپارچهی لایههای پوستی موجب کاهش و رفع مشکلات دوران بهبودی به لحاظ التهاب، رنگپریدگی، عفونت زخم و مدت زمان نقاهت میشود. در عین حال افزایش نفوذ پرتوهای منسجم و پر انرژی لیزر در عمق پوست، باعث رفع ناهنجاریهای پوستی به گونهای موثر خواهد بود. همچنین به دلیل گسترش عمقی انعقاد گرمائی، امکان خونریزی هنگام عمل و پس از آن تا حد زیادی کاهش مییابد.