使用近红外发光二极管进行非侵入性针治疗的数值建模和模拟
Sundeep Singh1, Andres Escobar2, Zexi Wang3
1Faculty of Sustainable Design Engineering, University of Prince Edward Island, Charlottetown, PE C1A 4P3, Canada.
Bioengineering (Basel, Switzerland)
|July 29, 2023
概括
近红外发光二极管 (LED) 提供一种非侵入性的,类似针的刺激. 这项研究模拟了LED与皮肤的相互作用,以优化热剂量,实现安全有效的光热疗法.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 照相医疗 (photomedicine) 是一种医学.
- 计算机建模 计算建模
背景情况:
- 针是一种广泛使用的补充疗法.
- 开发传统针的非侵入性替代品具有重大意义.
- 了解光-组织相互作用对于光热疗法至关重要.
研究的目的:
- 研究近红外 (NIR) 发光二极管 (LED) 用于非侵入性,类似针的物理刺激的使用.
- 开发和验证用于预测光-组织相互作用和温度分布的计算模型.
- 确定安全有效的基于LED的光热疗法的最佳参数.
主要方法:
- 开发了一个用于计算分析的3D多层皮肤组织模型.
- 运用有限元分析来解决潘尼斯的生物热传递方程与贝尔-兰伯特定律相结合.
- 实验性地描述了LED辐射配置文件,并使用agar幻影验证了模型.
主要成果:
- 在皮肤组织内模拟的时空温度分布.
- 研究了LED功率,持续时间,距离和多个LED对温度的影响.
- 对于所选的LED,确定了安全的操作功率范围.
结论:
- 开发的计算模型准确地预测了皮肤组织中的温度分布.
- 通过了解关键因素来优化热剂量,可以实现安全有效的基于LED的光热疗法.
- 尼尔射线LED显示出作为一种非侵入性替代针类刺激的承诺.
