有限要素解析によるレーザ-脳組織相互作用の研究【JST・京大機械翻訳】

Song Xianlin; Teng Ao; Wei Jianshuang; Song Lingfang

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202204063535663 整理番号：22P0195397

有限要素解析によるレーザ-脳組織相互作用の研究【JST・京大機械翻訳】

Research on the laser-brain tissue interaction by finite element analysis

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発行年： 2020年09月29日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年09月29日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

レーザと脳組織の間の相互作用の研究は,脳イメージングのための重要な理論的および実用的意義を有する。有限要素に基づく脳組織における光と熱伝達の伝播を研究する二次元シミュレーションモデルを,市販の有限要素シミュレーションソフトウェアCOMSOL Multiphysicsを用いて開発した。本研究では,1)脳表面上の水の層,2)脳組織,3)短いパルスレーザ源(波長は840nm)の3つの部分から成る。レーザ点源は脳組織上の水の層の中央に位置し,脳組織を照射する。脳組織における光の伝播を拡散方程式を解くことによりシミュレートした。そして,灰白質と血管の温度変化を,生物学的熱伝達方程式を解くことによって達成した。シミュレーション結果は,脳組織における光エネルギーが浸透深さの増加とともに指数関数的に減少することを示した。脳血管は周囲の組織と比較して光に強い吸収を持つので,大脳皮質の血管の残存光エネルギーは周囲の灰白質の残りの光エネルギーの85.8%である。生物学的熱伝達の過程において,血管におけるより多くの光沈着のため,血管の温度は灰白質のそれより0.15K高く,灰白質の温度はほとんど変化しなかった。本研究は,脳における光の伝播とそれら間の相互作用を理解するのに役立ち,脳の光学イメージングのための一定の理論的指針を持つ。【JST・京大機械翻訳】

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生体計測 , 脳・神経系モデル , 神経系の腫よう , 神経の基礎医学

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