[发明专利]一种改善光热效应温度分布的方法

说明书

一种改善光热效应温度分布的方法，包括以下步骤：将多光束垂直照射在光热转换对象的表面上以形成由圆光斑组成的光环；调节垂直照射在光热转换对象的表面上的光束参数，所述光束参数包括各个光束的照射波长、光环环数、每圈光环上的圆光斑数量、各个圆光斑半径、光束照射位置以及照射强度。与现有技术相比较，本发明的改善光热效应温度分布的方法能均匀光热转换对象上的温度分布，提高光热效应的效率。

技术领域

本发明涉及光热效应技术领域，尤其是涉及一种改善光热效应温度分布的方法。

背景技术

光热效应指材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，由于温度的变化而造成物质的电学特性。光热效应在各个技术领域中得到广泛的应用，例如材料加工、局部消融等，以下就恶性肿瘤的消融为例对其现有技术中的应用进行说明。

恶性肿瘤一直是人类健康的最大威胁之一，而目前传统的治疗手段存在治疗不彻底的问题且伴随严重的副作用。所以面对恶性肿瘤的威胁，我们急需新的治疗手段来赋予生命更多的可能性。近几年，光热治疗（Photothermal therapy, PPT）成为在临床上继手术、放疗和化疗之后的又一具有很大潜力的肿瘤治疗新手段。这种治疗方式可以减少患者所经受的疼痛，治疗时间短，治疗效果明显，且对人体副作用小。光热治疗的原理是将具有光热转换功能的材料注入人体，然后运用靶向识别技术可以将光热转换材料聚集在肿瘤内，最后在外部激光照射下，通过光热效应将光能转化为热能使局部温度升高，利用肿瘤细胞的不耐热性来达到治疗的效果。

然而光热效应容易受到光热转换对象大小、材质的影响而出现温度不均匀的情况，影响其加工效果。例如在光热治疗过程中常常会出现温度分布不均匀和表面过热等问题，使得光热治疗的效率不理想，光热治疗不能在临床上得到广泛应用，因此光热治疗过程中温度分布的调控对于推动光热治疗的应用至关重要。也就是说，改善光热效应中光热转换对象温度分布的均匀性对于推动光热效应的使用具有积极的意义。然而现有技术中的光照模式覆盖光热转换对象难以实现对温度分布的控制。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种改善光热效应温度分布的方法以提高光热效应的效率。

本发明采取的技术方案如下：

一种改善光热效应温度分布的方法，包括以下步骤：将多光束垂直照射在光热转换对象的表面上以形成由圆光斑组成的光环；调节垂直照射在光热转换对象的表面上的光束参数，所述光束参数包括各个光束的照射波长、光环环数、每圈光环上的圆光斑数量、各个圆光斑半径、光束照射位置以及照射强度。

与现有技术相比较，本发明的改善光热效应温度分布的方法通过多光束环形光照模式均匀投射到光热转换对象的表面上的光束，且根据光照效果对光束参数进行调整，保证按照要求进行加热的同时，提高光热效应的效率。

进一步，将多光束垂直照射在光热转换对象的表面上以形成由圆光斑组成的光环前还包括以下步骤：预设光束的各初始参数且在光热转换对象中注入光热转换材料；所述初始参数包括预设光束的初始照射波长、初始照射强度、初始光束数、初始光环排列形状、初始光束半径以及初始光束照射位置，并保证投射光热转换对象的表面上的各个圆光斑不重叠，以确保投射的效果。

进一步，若所述光热转换对象的厚度与最大长度的比值大于等于0.4，则所述初始光束照射位置靠近所述光热转换对象的边缘处；若所述光热转换对象的厚度与最大长度的比值小于0.4，则所述初始光束照射位置靠近所述光热转换对象的中心轴。根据光热转换对象的厚度调节初始光束照射位置，使得光热转换对象整体产热与散热均匀，均匀整体的温度分布。

进一步，所述初始照射波长为所述光热转换材料的共振波峰±10nm且照射过程中不改变。照射波长的选择应根据光热转换材料的光学性质、大小、形状等因素而定，并利用Mie散射理论、离散偶极子近似方法等数值方法计算，所获得的该初始照射波长值能优化光热转换材料的效率。