[发明专利]一种激光连接生物组织热损伤评估方法

说明书

本发明属于激光生物组织连接领域，具体涉及一种激光连接生物组织热损伤评估方法。以激光辐照生物组织后组织内失活细胞所占比例D_d表征激光连接生物组织热损伤程度；通过获得组织温度与时间的拟合函数关系求得生物组织的热损伤参数；此外，利用生物组织显微组织纹理特征分析验证热损伤程度。由此可知，本发明具有生物组织激光连接热损伤过程的监测方法简单有效、热损伤参数的计算方法合理等优点。

技术领域

本发明属于激光生物组织连接领域，具体涉及一种激光连接生物组织热损伤评估方法。

背景技术

激光连接生物组织是一种无需缝合或粘合的组织修复方法，由发色团吸收的激光转化为热，通过蛋白质交叉作用重组组织蛋白质，使其与施加的助融剂融合。热损伤是基于能量的组织融合过程中由于热扩散造成的超出目标区域组织的损伤，热损伤是不可避免的问题。组织发生热损伤，最主要的一个因素就是温度，不同组织对温度的热响应不同。当组织的温度高于60℃时，它就会凝结，而且被辐照的组织细胞也会坏死。仅用低于60℃的最高温度进行热疗时，细胞存活的可能性依赖于所获温度的持续时间和短暂的散射。

阿里纽斯方程(Arrhenius)一直被用来评估组织的热损伤，表达式如式(2)所示：

公式中A为阿里纽斯常数，R为普适气体常数，T为热力学温度，而E和Ω为特殊组织的特征参数，其取值如表1所示。

表1几种组织和成分的Arrhenius方程系数

组织局部的损伤程度通过对公式(2)给定的损伤的积分来决定，生物组织某一处的热损伤除了与生物组织本身的特性有关，还与该处组织的温度T，以及在相应的温度下所持续的时间t有关。Arrhenius提出根据蛋白质变性的程度可以估计生物组织的热损伤大小，通常要测定细胞开始坏死的精确温度是很难的，通过计算在一定温度时所存活的分子或者细胞的损失速率可以记录下组织变性的情况。但是在激光连接过程中监测存活的分子或细胞的损失速率很难实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光连接生物组织热损伤评估方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种激光连接生物组织热损伤评估方法，利用激光照射生物组织切口后组织内失活的分子或细胞的百分比表征生物组织的热损伤程度；其中，热损伤程度由式(1)决定：

公式中C₀为分子或细胞的初始浓度，C(t)为在时间t时分子或细胞的浓度，C₀与C(t)关系满足阿里纽斯方程：通过引入组织常数，计算出生物组织热损伤程度D_d(t)是关于时间t的函数。

进一步的，具体包括如下步骤：

步骤(1)：利用激光连接生物组织，并采集温度数据

选择样本表面温度最高处，在激光连接过程中采用红外热像仪对样本表面温度进行监测，获得焊接过程中组织温度随时间变化的信息；

步骤(2)：组织温度-时间曲线拟合

对步骤(1)提取的温度数据进行拟合，以获得温度随时间变化关系式，基于温度-时间曲线的形状，用指数衰减型Expdec1方程y＝y₀+A₁*exp(-x/t₁)对温度-时间曲线拟合得到温度-时间函数如式(2)所示：

T(t)＝y₀+A₀exp(-t/t₀)+273.15 (2)

其中y₀，A₀，t₀为时间-温度曲线拟合基本系数；