Przedstawiono modelowanie podejścia do uszkodzeń termicznych wywołanych laserem w ludzkim oku. Ma na celu poprawę oceny zagrożeń związanych z laserami, zapewniając środek do obliczania uszkodzeń dla określonego scenariusza napromieniowania.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiono modelowanie podejścia do uszkodzeń termicznych wywołanych laserem w ludzkim oku. Ma na celu poprawę oceny zagrożeń związanych z laserami, zapewniając środek do obliczania uszkodzeń dla określonego scenariusza napromieniowania.
Wraz ze wzrostem liczby zastosowań laserów w medycynie, obronności i technologii, zarówno celowe, jak i przypadkowe narażenie ludzkiego oka na źródła laserowe stało się poważnym problemem. Modelowa prognoza progów uszkodzeń siatkówki mogłaby umożliwić bardziej ukierunkowaną ocenę bezpieczeństwa laserów, szczególnie dla parametrów lasera nieobjętych danymi eksperymentalnymi. Idealnie, takie modele pozwoliłyby na obliczenie wartości ED50 (efektywna dawka, przy której prawdopodobieństwo uszkodzenia wynosi 50%), opierając się —m.in. — na długości fali, czasie trwania impulsu i kształcie plamki. Wymaga to szczegółowego zrozumienia i modelowania wszystkich reżimów uszkodzeń, aby odzwierciedlić zależność między kluczowymi parametrami a dominującym mechanizmem uszkodzeń.
Praca ta omawia status tego podejścia (zweryfikowanego tutaj dla reżimu termicznego, lub po prostu "w reżimie uszkodzeń termicznych"); podkreślone są kluczowe aspekty, które mogą uniemożliwić jego sukces oraz zarysowane są potencjalne korzyści. Zależą one od poprawy dokładności limitów narażenia na działanie laserów w standardach bezpieczeństwa oczu, poprzez zoptymalizowaną dozymetrię w laserowej chirurgii siatkówki, aż po probabilistyczną ocenę ryzyka związanego z używaniem laserów w środowiskach zewnętrznych.
Niniejsza praca opisuje opracowanie i walidację fizjologicznie szczegółowego modelu uszkodzeń termicznych ludzkiego oka. W zakresie uszkodzeń termicznych model przewiduje ewolucję temperatury siatkówki i progi uszkodzeń za pomocą formuły szkód Arrheniusa (porównaj wyjaśnienie w sekcji uszkodzeń fototermicznych). Reprezentatywne zastosowania obejmują wszystkie sytuacje, w których przewidywanie temperatury oka i uszkodzeń jest istotne. Obejmuje to m.in. ocenę progów uszkodzeń dla skanowanego napromieniowania siatkówki, zrozumienie wpływu dodatkowości impulsów na progi uszkodzeń oraz porównanie obliczonych progów z granicami bezpieczeństwa z normy bezpieczeństwa laserowe....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Sekcja 1 opisuje ogólne kroki niezbędne do zbudowania modelu, które mogą być wykonane z różnych opcji oprogramowania. Sekcja 2 zawiera te instrukcje dla konkretnego i przykładowego przypadku, w którym używane są Altair Hypermesh (oprogramowanie do modelowania i analizy elementów skończonych [FEA]) i Ansys Fluent (oprogramowanie do symulacji płynów). Ponadto, udostępniono plik uzupełniający (Plik uzupełniający 117,18,19,20,21,22,
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta sekcja przedstawia zweryfikowanie i walidację zaprezentowanego modelu. Następnie przedstawiono trzy przykładowe zastosowania.
Weryfikacja i walidacja
W tej sekcji przedstawiony model jest najpierw zweryfikowany przez porównanie z uznanymi termofizjologicznymi modelami oka19,27,28,30,32 aby zapewnić spójność.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W ramach protokołu nie ma żadnych krytycznych kroków dotyczących tworzenia modelu. Krytyczne jest wybór wielkości i rodzaju siatki w połączeniu z wielkością kroku czasowego. Modyfikacja techniki modelowania jest istotna w odniesieniu do stosowania innych wzorców skanowania na siatkówce. Sam model nie powinien być modyfikowany. Technika jest ograniczona do reżimów uszkodzeń, jak wyjaśniono w odpowiedniej sekcji. Znaczenie leży w możliwości przewidywania uszkodzeń bez eksperymentów na zwierzętach. Jednym z najbardziej isto.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie ma konfliktu interesów.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Altair Hypermesh 11.0 | Altair Engineering Inc. | Wersja 11 | Oprogramowanie do tworzenia i wyświetlania siatek; oprogramowanie do modelowania i analizy skończonych elementów [FEA] |
| Ansys Fluent 14.5 | Ansys Inc. | Wersja 14.5 | Rozwiążca termodynamiczny; oprogramowanie do symulacji płynów |
| Autodesk Inventor | Autodesk | Wersja 16 | Oprogramowanie do 3D projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) |
| Hyperview | Altair Engineering Inc. | Wersja 11 | Oprogramowanie do analizy inżynierii wspomaganej komputerowo (CAE) |
| Optic Studio 13 (Zemax) | Zemax Development Corporation, dziś jest to Ansys Inc. | Wersja 13 | Oprogramowanie do śledzenia promieni |
| Optocon FOTEMP2 | Optocon | https://comem.com/pl/optocon/ | Spektrometr; Pomiar temperatury tkanki oczu |
| Optocon TS2 | Optocon | https://comem.com/pl/optocon/ | Sonda pomiarowa; Pomiar temperatury tkanki oczu |