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Articolo metodologico
Viene presentato un approccio di modellazione per i danni termici indotti da laser all'occhio umano. L'obiettivo è migliorare la valutazione dei rischi basati su laser fornendo un mezzo per calcolare i danni per uno scenario specifico di irradiazione.
Con l'aumento del numero di applicazioni laser in medicina, difesa e tecnologia, sia l'esposizione intenzionale che accidentale dell'occhio umano alle sorgenti laser è diventata una preoccupazione importante. La previsione basata su modelli delle soglie di danno retinico potrebbe consentire una valutazione della sicurezza laser più specifica per ogni scenario, specialmente per parametri laser non coperti dai dati sperimentali. Idealmente, tali modelli permetterebbero di calcolare valori di ED50 (dose effettiva in cui la probabilità di danno è del 50%) basandosi — tra gli altri fattori — su lunghezza d'onda, durata dell'impulso e forma del punto. Ciò richiede una comprensione dettagliata e una modellazione di tutti i regimi di danno per riflettere la dipendenza tra i parametri chiave e il meccanismo dominante di danno.
Questo lavoro discute lo stato di questo approccio (validato qui per il regime termico, o semplicemente "nel regime di danno termico"); Vengono evidenziati gli aspetti critici che potrebbero ostacolarne il successo e vengono evidenziati i potenziali benefici. Questi vanno dalla maggiore precisione dei limiti di esposizione laser negli standard di sicurezza oculare alla dosimetria ottimizzata nella chirurgia laser retinica, fino alla valutazione probabilistica del rischio per l'uso dei laser in ambienti esterni.
Questo lavoro descrive lo sviluppo e la convalida di un modello fisiologicamente dettagliato del danno termico dell'occhio umano. All'interno del regime di lesione termica, il modello prevede l'evoluzione della temperatura retinica e le soglie di lesione utilizzando una formulazione di danno di Arrhenius (si veda la spiegazione nella sezione sul danno fototermico). Le applicazioni rappresentative coprono tutte le situazioni in cui la previsione delle temperature oculari e dei danni è di interesse. Ciò include, ad esempio, la valutazione delle soglie di danno per l'irradiazione retinica scansionata, la comprensione dell'effetto dell'ad....
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La Sezione 1 descrive i passaggi generali necessari per la costruzione dei modelli, poiché possono essere eseguiti con una varietà di opzioni software. La sezione 2 fornisce queste istruzioni per il caso specifico ed esemplare in cui vengono utilizzati Altair Hypermesh (software di modellazione e analisi agli elementi finiti [FEA]) e Ansys Fluent (software di simulazione dei fluidi). Inoltre, un fascicolo supplementare (File supplementare 1 17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33<....
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Questa sezione mostra prima la verifica e la validazione del modello presentato. Successivamente, vengono dimostrate tre applicazioni esemplari.
Verifica e validazione
In questa sezione, il modello presentato viene prima verificato confrontandolo con i modelli oculari termofisiologiciconsolidati 19,27,28,30,32 per garantire la coerenza delle distribuzioni di temperatura previste (situazione a stato stazionario)........
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All'interno del protocollo, non ci sono passaggi critici riguardo alla creazione del modello. Fondamentale è la selezione della dimensione e del tipo della mesh in combinazione con la dimensione del passo temporale. Una modifica della tecnica di modellazione è rilevante rispetto all'impiego di altri modelli di scansione sulla retina. Il modello stesso non deve essere modificato. La tecnica è limitata ai regimi di danno spiegati nella sezione successiva. Il significato risiede nella possi.......
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Gli autori dichiarano che non c'è conflitto di interessi.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Altair Hypermesh 11.0 | Altair Engineering Inc. | Versione 11 | Software di modellazione e analisi a elementi finiti [FEA] per la creazione e la visualizzazione delle mesh |
| Ansys Fluent 14.5 | Ansys Inc. | Versione 14.5 | Software di simulazione fluida; risolutore termodinamico |
| Autodesk Inventor | Autodesk | Versione 16 | Software di progettazione assistita da computer (CAD) 3D meccanico |
| Hyperview | Altair Engineering Inc. | Versione 11 | Software di analisi di ingegneria assistita da computer (CAE) |
| Optic Studio 13 (Zemax) | Zemax Development Corporation, oggi è Ansys Inc. | Versione 13 | Software di Raytracing |
| Optocon FOTEMP2 | Optocon | https://comem.com/it/optocon/ | Spettrometro; Misurazione della temperatura del tessuto oculare |
| Optocon TS2 | Optocon | https://comem.com/it/optocon/ | Sonda di misura; Misurazione della temperatura del tessuto oculare |