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Article de méthode
Une approche de modélisation pour les dommages thermiques causés par laser à l’œil humain est présentée. Il vise à améliorer l’évaluation des dangers basés sur le laser en fournissant un moyen de calculer les dégâts pour un scénario d’irradiation spécifique.
Avec le nombre croissant d’applications laser en médecine, défense et technologie, l’exposition intentionnelle ou accidentelle de l’œil humain à des sources laser est devenue une préoccupation majeure. La prédiction basée sur des modèles des seuils de lésions rétiniennes pourrait permettre une évaluation de la sécurité laser plus spécifique à chaque scénario, en particulier pour les paramètres laser non couverts par les données expérimentales. Idéalement, de tels modèles permettraient de calculer les valeurs d’ED50 (dose effective à laquelle la probabilité de dommage est de 50 %) en fonction — entre autres facteurs — de la longueur d’onde, de la durée de l’impulsion et de la forme du spot. Cela nécessite une compréhension détaillée et une modélisation de tous les régimes de dommage afin de refléter la dépendance entre les paramètres clés et le mécanisme dominant de dommage.
Ce travail discute du statut de cette approche (validée ici pour le régime thermique, ou simplement « dans le régime des dommages thermiques ») ; Les aspects critiques qui pourraient bloquer son succès sont mis en avant, et les bénéfices potentiels sont exposés. Celles-ci vont de l’amélioration de la précision des limites d’exposition laser dans les normes de sécurité oculaire à la dosimétrie optimisée en chirurgie au laser rétinienne, en passant par l’évaluation probabiliste des risques liés à l’utilisation des lasers en extérieur.
Ce travail décrit le développement et la validation d’un modèle physiologiquement détaillé des dommages thermiques de l’œil humain. Dans le cadre du régime de lésion thermique, le modèle prédit l’évolution de la température rétinienne et les seuils de lésions à l’aide d’une formulation de lésions d’Arrhenius (voir l’explication dans la section sur les dommages photothermiques). Les applications représentatives couvrent toutes les situations où la prévision des températures oculaires et des dommages est d’intérêt. Cela inclut, par exemple, l’évaluation des seuils de dommage pour l’irradiation rétinienne balayée, la compréhension de l’e....
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La section 1 décrit les étapes générales nécessaires à la construction de modèles, car elles peuvent être réalisées avec une variété d’options logicielles. La section 2 donne ces instructions pour le cas spécifique et exemplaire où Altair Hypermesh (logiciel de modélisation et d’analyse aux éléments finis [FEA]) et Ansys Fluent (logiciel de simulation de fluides) sont utilisés. De plus, un fichier supplémentaire (Fichier Supplémentaire 1 17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33
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Cette section montre d’abord la vérification et la validation du modèle présenté. Ensuite, trois applications exemplaires sont présentées.
Vérification et validation
Dans cette section, le modèle présenté est d’abord vérifié par comparaison avec les modèles oculaires thermophysiologiquesétablis 19,27,28,30,32 afin d’assurer la cohérence des distributions de température prévues (situation en état stationnaire).
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Dans le protocole, il n’y a pas d’étapes critiques concernant la création du modèle. Critique est la sélection de la taille et du type de maillage en combinaison avec la taille du pas de temps. Une modification de la technique de modélisation est pertinente pour l’utilisation d’autres motifs de balayage sur la rétine. Le modèle lui-même ne doit pas être modifié. La technique est limitée aux régimes de dommages expliqués dans la section respective. L’importance réside dans la possibilité .......
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Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Altair Hypermesh 11.0 | Altair Engineering Inc. | Version 11 | Logiciel de création et d'affichage de maillage; modélisation par éléments finis et analyse [FEA] |
| Ansys Fluent 14.5 | Ansys Inc. | Version 14.5 | Solveur thermodynamique; logiciel de simulation de fluides |
| Autodesk Inventor | Autodesk | Version 16 | Logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) en 3D |
| Hyperview | Altair Engineering Inc. | Version 11 | Logiciel d'analyse d'ingénierie assistée par ordinateur (CAO) |
| Optic Studio 13 (Zemax) | Zemax Development Corporation, aujourd'hui c'est Ansys Inc. | Version 13 | Logiciel de traçage de rayons |
| Optocon FOTEMP2 | Optocon | https://comem.com/fr/optocon/ | Spectromètre; Mesure de la température des tissus oculaires |
| Optocon TS2 | Optocon | https://comem.com/fr/optocon/ | Sonde de mesure; Mesure de la température des tissus oculaires |