多焦点激光手术：通过空化气泡间的流体动力学相互作用增强切割效果
生物物理
2015-05-20 v1 流体动力学
医学物理
摘要
透明生物组织可以通过超快激光在紧密聚焦区域产生光学击穿而进行精确切割。通常，组织是通过顺序施加脉冲来切割的，每个脉冲产生一个空化气泡。我们研究了源自多个激光焦点的同时空化气泡之间的流体动力学相互作用。空化气泡的同时膨胀和塌缩可以通过增加组织中产生的变形以及相关的破裂区域来增强切割效率。提出了一个由气泡诱导的流动的解析模型，并进行了实验验证。在模型组织中测量了材料破裂的阈值应变。利用计算模型和阈值应变的实验值，可以计算出由多个气泡作用在组织中产生的破裂区域的形状。当阈值应变为0.7时，两个同时气泡在距离为顺序方法所需距离1.35倍时即可产生连续切割。将激光同时聚焦在预期切割线上的多个点可以将此比率扩展到1.7。在低粘度材料中，两个气泡塌缩期间形成的对向射流可以进一步扩展切割区域——最多可达1.54倍。
引用
@article{arxiv.1010.2556,
title = {Multi-focal laser surgery: cutting enhancement by hydrodynamic interactions between cavitation bubbles},
author = {Ilya Toytman and Alexander Silbergleit and Dmitri Simanovski and Daniel Palanker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.2556},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 8 figures. Paper is accepted for publication in Physical Review E