Тема: Динамика температурного поля в биологической ткани при воздействии лазерного излучения

Лазерная медицина – это комплекс знаний, средств и методов, использующих в своей основе электромагнитное излучение, квантовые процессы и волновые информационные свойства биологической ткани. Стремительное развитие этой отрасли медицины началось в 60-х годах прошлого века с создания хирургического газового лазера «Скальпель-1».
Советские профессора М.Ф. Стельмах и О.К. Скобелкин внесли большой вклад в создание новой для того времени лазерной медицинской техники. Уже в 80-х годах прошлого века началось активное применение лазерных технологий в крупных городских и областных больницах. Лазерная медицина показала свою неоспоримую эффективность, что стало толчком для дальнейшего ее развития, поиска новых способов и методов использования.
Современный уровень развития компьютерной техники и программного обеспечения позволяет с высокой эффективностью и достоверностью применить методы математического моделирования к вопросам исследования влияния лазерного излучения на биологические ткани.
Математическое моделирование физических процессов имеет ряд неоспоримых преимуществ.
• Проведение натурного эксперимента требует больших трудозатрат, а так же временных, материальных и энергетических затрат.
• Математическое моделирование дает возможность виртуального осуществления потенциально невозможного в реальности процесса.
• Математическое моделирование дает возможность моделирования потенциально опасных в реальности экспериментов без реальных негативных последствий.
• Ни один новый медицинский метод, медицинское исследование, не может быть внедрен без проведения испытаний с участием добровольцев.
Моделирование позволяет выявить и существенно сократить возможные риски таких исследований.
• Математическое моделирование дает возможность задания различных временных условий. Длительные процессы можно ускорить, а быстропротекающие наоборот замедлить для более детального изучения.
• Уже имеющуюся математическую модель можно экстраполировать на другой объект при схожей задаче.
Темой данной работы является изучение динамики температурного поля в биологической ткани при воздействии лазерного излучения. Процесс моделирования необходимо начинать с выбора математической модели, согласующейся с конкретными требованиями задачи. Задание краевых и начальных условий должно соответствовать реальным физическим параметрам биологической ткани
Целью работы является исследование теплового воздействия лазерного излучения на различные виды биологической ткани. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Провести обзор научных литературных источников по заданной теме.
• Провести моделирование формирования температурного поля в ткани при воздействии лазерного излучения.
• Провести верификацию метода на тестовых задачах.
• Исследовать влияние интенсивности и времени облучения, а так же длины волны на глубину проникновения в биологическую ткань и степень ее нагрева при облучении.

Купить

По итогам выполнения работы все поставленные цели были достигнуты. В ходе выполнения выпускной квалификационной работы было проведено исследование распространения тепла в биологической ткани при воздействии лазерного излучения. Учитывая неоднородную структуру биологической ткани, была построена особая, неоднородная расчетная сетка: для моделирования процессов в тонких слоях ткани использовалось самое частое разбиение. С увеличением толщины слоя участка ткани увеличивался и шаг сетки. Такое неоднородное разбиение позволило обеспечить необходимую точность расчетов и построения моделей. Разработанный алгоритм решения задачи был протестирован при реализации решения тестовой задачи.
Купить