Lazer Uygulamalarının Dokular Üzerindeki Termal Etkilerinin İncelenmesi

With the development of technology, laser applications have become one of the important methods for the health sector. A better understanding of laser-tissue interaction can improve the effectiveness of treatment and diagnosis. Moreover, the usage of laser in the health sector can be expanded. However, laser application causes tissue to warm up. Undesirable conditions may be encountered during treatment or diagnosis if this warming does not fall within certain limits or if it cannot be maintained within the desired area / volume. With the help of mathematical models, this thermal effect which is experienced in laser tissue interactions can be calculated in advance. Thus, unwanted situations can be avoided. In this study, a mathematical model was developed to understand the thermal effects of laser on tissues. This model is formed based on porous media theory. It is based on the fundamental energy equation and is derived as a macroscale model taking into account the mechanisms at the microscale. During the model derivation phase, tissue and blood were assumed to be under local thermal nonequilibrium conditions. The developed model was solved using numerical methods. The solution was performed using MATLAB program. The obtained results were compared with Pennes and DPL model which are frequently used in literature. Differences between the results of the models were observed and the possible reasons of them were discussed. The effect of porosity and properties of laser irradiance on temperature was also investigated.Teknolojinin gelişmesi ile birlikte lazer uygulamaları sağlık sektörü için önemli yöntemlerden birisi olmuştur. Lazer ile doku etkileşiminin daha iyi anlaşılması ile tedavi ve tanının etkinliği arttırılabilir. Dahası, sağlık sektöründe lazer kullanımı genişletilebilir. Ancak, lazer uygulaması dokunun ısınmasına neden olur. Bu ısınmanın belirli limitler içerisinde kalmaması durumunda veya istenen alan/hacim içinde tutulamamasına bağlı olarak tedavi ya da tanı sırasında istenmeyen durumlar ile karşılaşılabilir. Matematiksel modeller sayesinde lazer doku etkileşimlerinde ortaya çıkan bu termal etki önceden hesaplanabilir. Böylelikle istenmeyen durumların önüne geçilebilir. Bu çalışmada lazerin doku üzerindeki termal etkisini anlamak amacıyla matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bu model gözenekli ortam teorisi esas alınarak oluşturulmuştur. Temel enerji denklemine dayanmaktadır ve mikro ölçekte mekanizmaları dikkate alarak makro ölçekli bir model olarak türetilmiştir. Model türetme aşamasında doku ve kanın lokal olarak termal dengedışı koşullar altında olduğu varsayılmıştır. Oluşturulmuş olan model numerik yöntem kullanılarak çözülmüştür. Çözüm işlemi MATLAB programı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar literatürde sıklıkla kullanılan Pennes ve DPL modeli ile karşılaştırılmıştır. Modellerin sonuçları arasında farklılıklar gözlenmiş ve bu farklılıkların nedenleri tartışılmıştır. Aynı zamanda gözenekliliğin ve lazer ışınımının özelliklerinin sıcaklık üzerindeki etkisi de incelenmiştir