Расчет кинетики нагрева и структурных изменений в хрящевой ткани под действием лазерного излучения

Развита теоретическая модель расчета температурных полей и определения размеров зоны структурных изменений в хрящевой ткани. Модель основана на совместном рассмотрении процессов тепло- и массопереноса, учитывает объемное поглощение лазерного излучения хрящевой тканью, поверхностное испарение воды и температурную зависимость коэффициентов диффузии. Предполагается, что за счет фазового перехода между свободной и связанной водой при нагреве хряща до 70°С протогликаны матрикса хряща приобретают подвижность и в результате такого массопереноса осуществляются структурные изменения в хрящевой ткани, приводящие к релаксации напряжений или денатурации. Показано, что максимум температуры достигается не на облучаемой поверхности, а на некотором расстоянии от нее и что размеры зон структурных изменений (глубина денатурации) сильно зависят от плотности энергии лазерного излучения, длины волны, времени облучения и толщины хряща. Развитая модель позволяет рассчитать температурное поле и глубину структурных изменений при лазерно-индуцированной релаксации напряжений и изменении формы хрящевой ткани.