Examination of tissue temperature profile during photothermal interaction of laser irradiation

Abstract

Laser uygulamalarında olusan sıcaklık artısının bilinmesi, dokudaki etkiyi tayinetmek için kritik bir öneme sahiptir. Elde edilen farklı sıcaklık degerlerine ve sürelerinebaglı olarak koagülasyon, buharlasma, karbonizasyon ve erime gibi degisik etkiler görülür.Laser doku etkilesiminin ısısal boyutu ile ilgili birçok çalısma mevcuttur. Bütün buçalısmalarda esas olan sey, dogru sıcaklık degerlerinin ölçülmesidir. Laser ısıgınınsogrulması sonucu dokuda olusan sıcaklık degerlerinin ölçülmesinde birçok metotmevcuttur. Bu metotlar içerisinde sıcaklık algılayıcı problar biyomedikal uygulamalardaderinlemesine (doku içi) ölçümlerde en sık kullanılan tekniktir. Bu çalısmada, degisikdokuların (kuzu beyni, böbregi ve kalbi) 980-nm diyot laser uygulamasına maruz kalmasıdurumunda, dokulardaki derinlemesine degisik mesafelerdeki sıcaklık artıslarıgözlemlenmistir. Laser çıkıs güç seviyelerinin ve laser hedef noktasına olan uzaklıgınsıcaklık artısına etkisi karsılastırılmıstır. Sıcaklık ölçmek amacıyla ısılçiftler kullanılmıstır.Isılçift problarının laser ısıgını dogrudan sogurması sonucu ölçümlerde olusabilecekyanılgı payı göz önünde bulundurulmustur. Deneylerin sonucunda; laser çıkıs gücüylesıcaklık artısının dogru orantılı bir sekilde degistigi ve laser hedef noktasındanuzaklasıldıkça dokuda ölçülen sıcaklık artısının üssel olarak azaldıgı gözlemlenmistir.

During laser surgery, temperature measurement is critical in order to know thephotothermal effect of laser irradiation on tissue. Depending on the duration and peakvalue of the temperature achieved, different tissue responses take place such ascoagulation, vaporization, melting and carbonization. There are extensive studies aboutphotothermal effects of laser tissue interaction. In all these studies, measuring temperatureaccurately is the essential part. Different methods are available for measuring tissuetemperature resulting from absorption of laser energy. For deep measurement, temperaturesensing probes are the most commonly used devices in biomedical applications. In thisstudy, the temperature values at different radial and axial distances were measured duringlaser (980?nm diode laser) irradiation from different types of tissues (lamb kidney, heartand brain). Moreover, the effects of different power levels (2W, 3W, 4W) and differentdistances from target point on tissue temperature changes were compared. Thermocouplewas used as temperature measuring device during laser irradiation. The deviations in themeasurement of direct absorption of laser energy by thermocouple needles were taken intoaccount. As a result of the experiments, it was observed that temperature increases arelinearly positively correlated with the laser power levels and, the temperature decreasesexponentially as the distance from the target point of laser light increases.