चिकित्सा में लेजर और विकिरण का अनुप्रयोग। आधुनिक चिकित्सा में लेजर

आधुनिक चिकित्सा में, विज्ञान और प्रौद्योगिकी की कई उपलब्धियों का उपयोग किया जाता है। वे बीमारियों के समय पर निदान में मदद करते हैं और उनकी सफल चिकित्सा में योगदान करते हैं। चिकित्सक अपनी गतिविधियों में सक्रिय रूप से लेजर विकिरण की संभावनाओं का उपयोग करते हैं। तरंग दैर्ध्य के आधार पर, यह शरीर के ऊतकों को विभिन्न तरीकों से प्रभावित कर सकता है। इसलिए, वैज्ञानिकों ने कई बहुक्रियाशील चिकित्सा उपकरणों का आविष्कार किया है जो व्यापक रूप से नैदानिक अभ्यास में उपयोग किए जाते हैं। आइए हम चिकित्सा में लेजर और विकिरण के अनुप्रयोग पर थोड़ा और विस्तार से चर्चा करें।

लेजर चिकित्सा तीन मुख्य क्षेत्रों में विकसित हो रही है: शल्य चिकित्सा, चिकित्सा और निदान में। ऊतकों पर लेजर विकिरण का प्रभाव उत्सर्जक की विकिरण सीमा, तरंग दैर्ध्य और फोटॉन ऊर्जा द्वारा निर्धारित किया जाता है। सामान्य तौर पर, शरीर पर दवा के सभी प्रकार के लेजर प्रभावों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है

कम तीव्रता वाले लेजर विकिरण;
- उच्च तीव्रता वाले लेजर विकिरण।

कम तीव्रता वाली लेजर विकिरण शरीर को कैसे प्रभावित करती है?

इस तरह के लेजर के संपर्क में आने से शरीर के ऊतकों, बायोफिजिकल और साथ ही रासायनिक प्रक्रियाओं में बदलाव हो सकता है। साथ ही, इस तरह की थेरेपी से मेटाबॉलिज्म (चयापचय प्रक्रियाओं) और इसके बायोएक्टिवेशन में बदलाव होता है। कम-तीव्रता वाले लेजर का प्रभाव रूपात्मक और का कारण बनता है कार्यात्मक परिवर्तनतंत्रिका ऊतक।

साथ ही, यह प्रभाव उत्तेजित करता है हृदय प्रणालीऔर सूक्ष्म परिसंचरण।
एक और कम-तीव्रता वाला लेजर सेलुलर और ऊतक त्वचा तत्वों की जैविक गतिविधि को बढ़ाता है, जिससे मांसपेशियों में इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं की सक्रियता होती है। इसका उपयोग आपको रेडॉक्स प्रक्रियाओं को शुरू करने की अनुमति देता है।
अन्य बातों के अलावा समान विधिप्रभाव का शरीर की समग्र स्थिरता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

निम्न-तीव्रता वाले लेजर विकिरण के उपयोग से प्राप्त चिकित्सीय प्रभाव क्या है?

चिकित्सा की यह विधि सूजन को खत्म करने, सूजन को कम करने, खत्म करने में मदद करती है दर्दनाक संवेदनाऔर पुनर्जनन प्रक्रियाओं की सक्रियता। इसके अलावा, यह शारीरिक कार्यों और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है।

चिकित्सक निम्न-तीव्रता वाले लेजर विकिरण का उपयोग कब कर सकते हैं?

एक्सपोजर की यह विधि तीव्र और पुरानी रोगियों के लिए इंगित की जाती है भड़काऊ प्रक्रियाएंविभिन्न स्थानीयकरण, कोमल ऊतकों की चोटें, जलन, शीतदंश और त्वचा रोग। परिधीय रोगों के लिए इसका उपयोग करना समझ में आता है तंत्रिका प्रणाली, मस्कुलोस्केलेटल सिस्टम के रोग और हृदय और रक्त वाहिकाओं के कई रोग।

इसके अलावा, कम तीव्रता वाले लेजर विकिरण का उपयोग श्वसन तंत्र, पाचन तंत्र की चिकित्सा में किया जाता है, मूत्र तंत्र, ईएनटी रोग और प्रतिरक्षा स्थिति के विकार।

चिकित्सा की इस पद्धति का व्यापक रूप से दंत चिकित्सा में उपयोग किया जाता है: श्लेष्म झिल्ली की बीमारियों के सुधार के लिए मुंह, पीरियोडोंटल बीमारी और टीएमजे (टेम्पोरोमैंडिबुलर जोड़)।

इसके अलावा, इस तरह के एक लेजर गैर-क्षयकारी घावों का इलाज करता है जो दांतों, क्षय, पल्पिटिस और पीरियोडोंटाइटिस के कठोर ऊतकों में उत्पन्न हुए हैं, चेहरे का दर्द, मैक्सिलोफेशियल क्षेत्र के भड़काऊ घाव और चोटें।

उच्च-तीव्रता वाले लेजर विकिरण का चिकित्सा अनुप्रयोग

उच्च-तीव्रता वाले लेजर विकिरण का उपयोग अक्सर सर्जरी में और इसके विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है। आखिरकार, उच्च-तीव्रता वाले लेजर विकिरण का प्रभाव ऊतक को काटने में मदद करता है (लेजर स्केलपेल की तरह कार्य करता है)। कभी-कभी इसका उपयोग एंटीसेप्टिक प्रभाव प्राप्त करने, जमावट फिल्म बनाने और आक्रामक प्रभावों के खिलाफ सुरक्षात्मक बाधा बनाने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, इस तरह के लेजर का उपयोग धातु कृत्रिम अंग और विभिन्न ऑर्थोडोंटिक उपकरणों की वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है।

उच्च-तीव्रता वाले लेजर विकिरण शरीर को कैसे प्रभावित करते हैं?

एक्सपोज़र की यह विधि ऊतकों के थर्मल बर्न का कारण बनती है या उनके जमावट की ओर ले जाती है। यह संबंधित क्षेत्रों के वाष्पीकरण, दहन या जलने का कारण बनता है।

जब उच्च तीव्रता वाले लेजर प्रकाश का उपयोग किया जाता है

मूत्रविज्ञान, स्त्री रोग, नेत्र विज्ञान, ओटोलरींगोलॉजी, आर्थोपेडिक्स, न्यूरोसर्जरी, आदि के क्षेत्र में विभिन्न प्रकार के सर्जिकल हस्तक्षेप करते समय शरीर को प्रभावित करने की इस पद्धति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

वहीं, लेजर सर्जरी के बहुत सारे फायदे हैं:

वस्तुतः रक्तहीन सर्जरी;
- अधिकतम सड़न रोकनेवाला (बाँझपन);
- पश्चात की जटिलताओं की न्यूनतम;
- आसन्न ऊतकों पर न्यूनतम प्रभाव;
- छोटी पश्चात की अवधि;
- उच्चा परिशुद्धि;
- निशान बनने की संभावना को कम करना।

लेजर निदान

यह निदान पद्धति प्रगतिशील और विकसित हो रही है। यह आपको विकास के प्रारंभिक चरण में कई सबसे गंभीर बीमारियों की पहचान करने की अनुमति देता है। इस बात के प्रमाण हैं कि लेजर डायग्नोस्टिक्स त्वचा, हड्डी के ऊतकों और के कैंसर का पता लगाने में मदद करता है आंतरिक अंग... इसका उपयोग नेत्र विज्ञान में मोतियाबिंद का पता लगाने और उसके चरण का निर्धारण करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, रक्त कोशिकाओं में गुणात्मक और मात्रात्मक परिवर्तनों की जांच के लिए - हेमेटोलॉजिस्ट द्वारा इस शोध पद्धति का अभ्यास किया जाता है।

लेजर प्रभावी रूप से स्वस्थ और रोग संबंधी ऊतकों की सीमाओं को परिभाषित करता है; इसका उपयोग एंडोस्कोपिक उपकरणों के संयोजन में किया जा सकता है।

अन्य प्रकृति की चिकित्सा में विकिरण का प्रयोग

चिकित्सक विभिन्न स्थितियों की चिकित्सा, निदान और रोकथाम में विभिन्न प्रकार के विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। विकिरण के उपयोग के बारे में जानने के लिए, रुचि के लिंक का अनुसरण करें:

चिकित्सा में एक्स-रे
- रेडियो तरंगें
- गर्मी और आयनकारी किरणें
- चिकित्सा में पराबैंगनी विकिरण
- चिकित्सा में अवरक्त विकिरण

परिचय

ऊतक विच्छेदन के लिए सर्जन द्वारा उपयोग किए जाने वाले मुख्य उपकरण एक स्केलपेल और कैंची हैं, यानी काटने के उपकरण। हालांकि, स्केलपेल और कैंची से किए गए घावों और चीरों के साथ रक्तस्राव होता है, जिसके लिए हेमोस्टेसिस के विशेष उपायों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, जब ऊतक के संपर्क में, काटने के उपकरण चीरा रेखा के साथ माइक्रोफ्लोरा और घातक ट्यूमर कोशिकाओं को फैला सकते हैं। इस संबंध में, लंबे समय से, सर्जनों ने अपने निपटान में ऐसा उपकरण रखने का सपना देखा है जो एक रक्तहीन चीरा उत्पन्न करेगा, साथ ही साथ सर्जिकल घाव में रोगजनक माइक्रोफ्लोरा और ट्यूमर कोशिकाओं को नष्ट कर देगा। "ड्राई ऑपरेटिंग फील्ड" पर हस्तक्षेप सभी प्रकार के सर्जनों के लिए आदर्श हैं।

पिछली शताब्दी के अंत तक एक "आदर्श" स्केलपेल बनाने का प्रयास, जब तथाकथित इलेक्ट्रिक चाकू को डिजाइन किया गया था, जो उच्च आवृत्ति धाराओं का उपयोग करता है। अधिक उन्नत संस्करणों में यह उपकरण वर्तमान में विभिन्न विशिष्टताओं के सर्जनों द्वारा काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, अनुभव के संचय के साथ, "इलेक्ट्रोसर्जरी" के नकारात्मक पहलू सामने आए, जिनमें से मुख्य क्षेत्र बहुत बड़ा है थर्मल बर्नचीरा के क्षेत्र में ऊतक। यह ज्ञात है कि जला क्षेत्र जितना चौड़ा होगा, सर्जिकल घाव उतना ही खराब होगा। इसके अलावा, इलेक्ट्रिक चाकू का उपयोग करते समय, रोगी के शरीर को विद्युत सर्किट में शामिल करना आवश्यक हो जाता है। इलेक्ट्रोसर्जिकल उपकरण एक ऑपरेशन के दौरान शरीर की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और निगरानी उपकरणों के संचालन पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं। क्रायोसर्जिकल उपकरण भी महत्वपूर्ण ऊतक क्षति का कारण बनते हैं, उपचार प्रक्रिया को ख़राब करते हैं। क्रायोस्केलपेल के साथ ऊतक विच्छेदन की गति बहुत कम है। वास्तव में, यह विच्छेदन नहीं है, बल्कि ऊतक विनाश है। प्लाज्मा स्केलपेल का उपयोग करते समय एक महत्वपूर्ण जला क्षेत्र भी देखा जाता है। यदि हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि लेजर बीम ने हेमोस्टैटिक गुणों का उच्चारण किया है, साथ ही ब्रोन्किओल्स, पित्त नलिकाओं और अग्नाशयी नलिकाओं को सील करने की क्षमता है, तो सर्जरी में लेजर तकनीक का उपयोग बेहद आशाजनक हो जाता है। सर्जरी में लेज़रों के उपयोग के कुछ संक्षेप में सूचीबद्ध लाभ मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड लेज़रों (CO2 लेज़र) से संबंधित हैं। उनके अलावा, लेज़रों का उपयोग दवा में किया जाता है जो अन्य सिद्धांतों और अन्य काम करने वाले पदार्थों पर काम करते हैं। जैविक ऊतकों पर कार्य करते समय इन लेज़रों में मौलिक रूप से भिन्न गुण होते हैं और इसका उपयोग अपेक्षाकृत संकीर्ण संकेतों के लिए किया जाता है, विशेष रूप से हृदय शल्य चिकित्सा में, ऑन्कोलॉजी में, उपचार के लिए शल्य रोगत्वचा और दृश्य श्लेष्मा झिल्ली, आदि।

लेजर और चिकित्सा में उनके आवेदन

प्रकाश और रेडियो तरंगों की सामान्य प्रकृति के बावजूद, कई वर्षों से प्रकाशिकी और रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से स्वतंत्र रूप से विकसित हुए हैं। प्रकाश के स्रोत - उत्तेजित कण और रेडियो तरंगों के जनरेटर - में बहुत कम समानता थी। केवल 20 वीं शताब्दी के मध्य से, आणविक एम्पलीफायरों और रेडियो तरंगों के जनरेटर के निर्माण पर काम दिखाई दिया, जिसने भौतिकी के एक नए स्वतंत्र क्षेत्र - क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स की नींव रखी।

क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स क्वांटम सिस्टम के उत्तेजित उत्सर्जन का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय दोलनों के प्रवर्धन और पीढ़ी के तरीकों का अध्ययन करता है। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में ज्ञान के इस क्षेत्र में प्रगति तेजी से लागू की जा रही है। आइए क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स में अंतर्निहित कुछ घटनाओं और ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर - लेजर के संचालन से परिचित हों।

लेजर प्रकाश स्रोत हैं जो समान आवृत्ति वाले विकिरण फोटॉनों के प्रभाव में उत्तेजित परमाणुओं या अणुओं द्वारा फोटॉन के उत्तेजित (उत्तेजित, प्रेरित) उत्सर्जन की प्रक्रिया के आधार पर संचालित होते हैं। इस प्रक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उत्तेजित उत्सर्जन से उत्पन्न होने वाला फोटॉन बाहरी फोटॉन के समान होता है जो आवृत्ति, चरण, दिशा और ध्रुवीकरण में इसकी उपस्थिति का कारण बनता है। यह परिभाषित करता है अद्वितीय गुणक्वांटम जनरेटर: अंतरिक्ष और समय में विकिरण की उच्च सुसंगतता, उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी, विकिरण बीम की संकीर्ण दिशा, शक्ति प्रवाह की विशाल एकाग्रता और बहुत कम मात्रा में ध्यान केंद्रित करने की क्षमता। लेजर विभिन्न सक्रिय मीडिया के आधार पर बनाए जाते हैं: गैसीय, तरल या ठोस। वे तरंग दैर्ध्य की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं - 100 एनएम (पराबैंगनी प्रकाश) से 1.2 माइक्रोन (इन्फ्रारेड विकिरण) तक - और निरंतर और स्पंदित दोनों मोड में काम कर सकते हैं।

लेजर में तीन मौलिक रूप से महत्वपूर्ण इकाइयाँ होती हैं: एक एमिटर, एक पंपिंग सिस्टम और एक शक्ति स्रोत, जिसका संचालन विशेष सहायक उपकरणों की मदद से सुनिश्चित किया जाता है।

एमिटर को पंप ऊर्जा (हीलियम-नियॉन मिश्रण 3 को एक सक्रिय अवस्था में स्थानांतरित करने) को लेजर विकिरण में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र होता है, जो सामान्य स्थिति में, सावधानीपूर्वक निर्मित परावर्तक, अपवर्तक और ध्यान केंद्रित करने वाले तत्वों की एक प्रणाली है। , आंतरिक अंतरिक्ष में जिसमें ऑप्टिकल रेंज में एक निश्चित प्रकार के विद्युत चुम्बकीय उतार-चढ़ाव होते हैं। ऑप्टिकल रेज़ोनेटर को स्पेक्ट्रम के काम करने वाले हिस्से में न्यूनतम नुकसान होना चाहिए, इकाइयों के निर्माण में उच्च परिशुद्धता और उनकी पारस्परिक स्थापना।

तीन मूलभूत भौतिक विचारों के कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप लेज़रों का निर्माण संभव हो गया: उत्तेजित उत्सर्जन, परमाणुओं के ऊर्जा स्तरों की थर्मोडायनामिक रूप से गैर-संतुलन व्युत्क्रम जनसंख्या का निर्माण, और सकारात्मक का उपयोग प्रतिक्रिया.

उत्तेजित अणु (परमाणु) ल्यूमिनेसेंस फोटॉन उत्सर्जित करने में सक्षम हैं। यह उत्सर्जन एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया है। यह समय में यादृच्छिक और अराजक है, आवृत्ति (बीच में संक्रमण हो सकता है अलग - अलग स्तर), प्रसार और ध्रुवीकरण की दिशा में। एक और विकिरण - उत्तेजित या प्रेरित - एक उत्तेजित अणु के साथ एक फोटॉन की बातचीत से उत्पन्न होता है, यदि फोटॉन ऊर्जा संबंधित ऊर्जा स्तरों के बीच के अंतर के बराबर है। उत्तेजित (प्रेरित) विकिरण के मामले में, प्रति सेकंड संक्रमणों की संख्या एक ही समय में पदार्थ में प्रवेश करने वाले फोटॉनों की संख्या पर निर्भर करती है, अर्थात प्रकाश की तीव्रता पर, साथ ही साथ उत्तेजित अणुओं की संख्या पर भी। दूसरे शब्दों में, संबंधित उत्तेजित ऊर्जा राज्यों की जनसंख्या जितनी अधिक होगी, मजबूर संक्रमणों की संख्या उतनी ही अधिक होगी।

प्रेरित विकिरण चरण सहित सभी प्रकार से आपतित विकिरण के समान है, इसलिए, हम एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के सुसंगत प्रवर्धन की बात कर सकते हैं, जिसका उपयोग लेसिंग के सिद्धांतों में पहले मौलिक विचार के रूप में किया जाता है।

दूसरा विचार, जिसे लेज़र बनाते समय महसूस किया जाता है, वह है थर्मोडायनामिक रूप से कोई भी संतुलन प्रणाली बनाना, जिसमें बोल्ट्जमैन के नियम के विपरीत, अधिक के लिए उच्च स्तरनिचले वाले की तुलना में अधिक कण हैं। माध्यम की वह अवस्था जिसमें कम से कम दो ऊर्जा स्तरों के लिए यह पता चलता है कि उच्च ऊर्जा वाले कणों की संख्या कम ऊर्जा वाले कणों की संख्या से अधिक है, स्तर की उलटी आबादी वाली अवस्था कहलाती है, और माध्यम को सक्रिय कहा जाता है। यह सक्रिय माध्यम है, जिसमें फोटॉन उत्साहित परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं, जिससे प्रेरित (उत्तेजित) विकिरण के क्वांटा के उत्सर्जन के साथ निचले स्तर पर उनका मजबूर संक्रमण होता है, जो कि लेजर का काम करने वाला पदार्थ है। स्तरों की व्युत्क्रम जनसंख्या वाला राज्य औपचारिक रूप से T . के लिए बोल्ट्ज़मान वितरण से प्राप्त किया जाता है< О К, поэтому иногда называется состоянием с «отрицательной» температурой. По мере распространения света в активной сред интенсивность его возрастает, имеет место явление, обратное поглощению, т. е. усиление света. Это означает, что в законе Бугера kX < 0, поэтому инверсная населенность соответствует среде с отрицательным показателем поглощения.

कम ऊर्जा वाले कणों का चयन करके या जानबूझकर रोमांचक कणों द्वारा जनसंख्या उलटा राज्य बनाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, प्रकाश या विद्युत निर्वहन के साथ। अपने आप में, नकारात्मक तापमान वाला राज्य लंबे समय तक मौजूद नहीं रहता है।

तीसरा विचार, लेसिंग के सिद्धांतों में प्रयुक्त, रेडियोफिजिक्स में उत्पन्न हुआ और इसमें सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग शामिल है। इसके कार्यान्वयन के दौरान, उत्पन्न उत्तेजित विकिरण का एक हिस्सा काम करने वाले पदार्थ के अंदर रहता है और अधिक से अधिक उत्तेजित परमाणुओं द्वारा उत्तेजित उत्सर्जन का कारण बनता है। इस तरह की प्रक्रिया को लागू करने के लिए, सक्रिय माध्यम को एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर में रखा जाता है, जिसमें आमतौर पर दो दर्पण होते हैं, जिसे चुना जाता है ताकि इसमें उत्पन्न होने वाला विकिरण सक्रिय माध्यम से कई बार गुजरता है, इसे सुसंगत उत्तेजित विकिरण के जनरेटर में बदल देता है।

माइक्रोवेव रेंज (मेसर) में पहला ऐसा जनरेटर 1955 में सोवियत वैज्ञानिकों एनजी बसोई और एएम प्रोखोरोव और अमेरिकी वैज्ञानिकों - सी। टाउन्स और अन्य द्वारा स्वतंत्र रूप से बनाया गया था। चूंकि इस उपकरण का संचालन अमोनिया के उत्तेजित विकिरण अणुओं पर आधारित था, इसलिए जनरेटर को आणविक कहा जाता था।

1960 में, विकिरण की दृश्य सीमा में पहला क्वांटम जनरेटर बनाया गया था - एक रूबी क्रिस्टल के साथ एक काम करने वाले पदार्थ (सक्रिय माध्यम) के रूप में एक लेजर। उसी वर्ष, एक हीलियम-नियॉन गैस लेजर बनाया गया था। वर्तमान में बनाए गए सभी प्रकार के लेज़रों को काम करने वाले पदार्थ के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है: वे गैस, तरल, अर्धचालक और ठोस-अवस्था वाले लेज़रों के बीच अंतर करते हैं। लेजर के प्रकार के आधार पर, एक उल्टे आबादी बनाने के लिए ऊर्जा का संचार विभिन्न तरीकों से किया जाता है: बहुत तीव्र प्रकाश के साथ उत्तेजना - "ऑप्टिकल पंपिंग", इलेक्ट्रिक गैस डिस्चार्ज, सेमीकंडक्टर लेजर में - विद्युत प्रवाह। चमक की प्रकृति से, लेज़रों को स्पंदित और निरंतर में विभाजित किया जाता है।

आइए एक ठोस-राज्य रूबी लेजर के संचालन के सिद्धांत पर विचार करें। रूबी एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 0 3 का एक क्रिस्टल है, जिसमें अशुद्धता के रूप में लगभग 0.05% Cr 3+ क्रोमियम आयन होते हैं। उच्च-शक्ति स्पंदित प्रकाश स्रोतों का उपयोग करके ऑप्टिकल पंपिंग द्वारा क्रोमियम आयन उत्साहित होते हैं। डिजाइनों में से एक अण्डाकार क्रॉस-सेक्शन वाले ट्यूबलर रिफ्लेक्टर का उपयोग करता है। एक सीधा क्सीनन फ्लैश लैंप और एक रूबी रॉड को परावर्तक के अंदर रखा जाता है, जो दीर्घवृत्त (चित्र 1) से गुजरने वाली रेखाओं के साथ स्थित होता है। एल्यूमीनियम परावर्तक की आंतरिक सतह अच्छी तरह से पॉलिश या सिल्वर प्लेटेड होती है। एक अण्डाकार परावर्तक की मुख्य संपत्ति यह है कि इसके एक फोकस (क्सीनन लैंप) से निकलने वाला प्रकाश और दीवारों से परावर्तित होने वाला प्रकाश परावर्तक (रूबी रॉड) के दूसरे फोकस में पड़ता है।

रूबी लेजर तीन-स्तरीय योजना (छवि 2 ए) के अनुसार संचालित होती है। ऑप्टिकल पंपिंग के परिणामस्वरूप, क्रोमियम आयन जमीनी स्तर 1 से एक अल्पकालिक उत्तेजित अवस्था में जाते हैं। फिर, एक लंबे समय तक रहने वाले (मेटास्टेबल) अवस्था 2 में एक गैर-विकिरण संक्रमण होता है, जिससे एक सहज विकिरण संक्रमण की संभावना होती है। अपेक्षाकृत छोटा है। इसलिए, राज्य 2 में उत्तेजित आयनों का एक संचय होता है और स्तर 1 और 2 के बीच एक जनसंख्या उलटा होता है। सामान्य परिस्थितियों में, 2 से 1 स्तर तक का संक्रमण अनायास होता है और 694.3 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ ल्यूमिनेसिसेंस के साथ होता है। . लेज़र कैविटी में दो दर्पण होते हैं (चित्र 1 देखें), जिनमें से एक में दर्पण पर परावर्तित प्रकाश की तीव्रता और आपतित का परावर्तन गुणांक R होता है, दूसरा अर्धपारदर्शी होता है और आपतित विकिरण (R) का भाग संचारित करता है।< 100%). Кванты люминесценции в зависимости от направления их движения либо вылетают из боковой поверхности рубинового стержня и теряются, либо, многократно отражаясь от зеркал, сами вызывают вынужденные переходы. Таким образом, пучок, перпендикулярный зеркалам, будет иметь наибольшее развитие и выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Такой лазер работает в импульсном режиме.

तीन-स्तरीय योजना के अनुसार काम करने वाले रूबी लेजर के साथ, क्रिस्टलीय या ग्लास मैट्रिक्स में एम्बेडेड दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों (नियोडिमियम, समैरियम, आदि) के आयनों पर आधारित लेज़रों की चार-स्तरीय योजनाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (चित्र। 24बी)। ऐसे मामलों में, दो उत्साहित स्तरों के बीच एक जनसंख्या उलटा बनाया जाता है: लंबे समय तक रहने वाला स्तर 2 और अल्पकालिक स्तर 2 "।

एक बहुत ही सामान्य गैस लेजर हीलियम-नियॉन लेजर है, जो विद्युत निर्वहन से उत्साहित होता है। इसमें सक्रिय माध्यम 10:1 के अनुपात में हीलियम और नियॉन का मिश्रण और लगभग 150 Pa का दबाव है। उत्सर्जक परमाणु नियॉन हैं, हीलियम परमाणु सहायक भूमिका निभाते हैं। अंजीर में। 24, c हीलियम और नियॉन परमाणुओं के ऊर्जा स्तर को दर्शाता है। नियॉन के 3 और 2 स्तरों के बीच संक्रमण के दौरान पीढ़ी उत्पन्न होती है। उनके बीच एक व्युत्क्रम जनसंख्या बनाने के लिए, स्तर 3 और खाली स्तर 2 को भरना आवश्यक है। स्तर 3 को हीलियम परमाणुओं की मदद से आबाद किया जाता है। इलेक्ट्रॉन प्रभाव से एक विद्युत निर्वहन में, हीलियम परमाणु लंबे समय तक जीवित अवस्था में (लगभग 10 3 एस के जीवनकाल के साथ) उत्तेजित होते हैं। इस अवस्था की ऊर्जा नियॉन के स्तर 3 की ऊर्जा के बहुत करीब होती है, इसलिए जब हीलियम का एक उत्तेजित परमाणु नियॉन के एक अप्रकाशित परमाणु से टकराता है, तो ऊर्जा स्थानांतरित हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप नियॉन का स्तर 3 आबाद होता है। शुद्ध नियॉन के लिए, इस स्तर पर जीवनकाल छोटा होता है और परमाणु 1 या 2 के स्तर पर चले जाते हैं, और बोल्ट्जमैन वितरण का एहसास होता है। नियॉन के स्तर 2 का ह्रास मुख्य रूप से डिस्चार्ज ट्यूब की दीवारों से टकराने पर इसके परमाणुओं के जमीनी अवस्था में स्वतःस्फूर्त संक्रमण के कारण होता है। यह नियॉन के स्तर 2 और 3 की स्थिर प्रतिलोम जनसंख्या सुनिश्चित करता है।

हीलियम-नियॉन लेजर (चित्र 3) का मुख्य संरचनात्मक तत्व एक गैस-डिस्चार्ज ट्यूब है जिसका व्यास लगभग 7 मिमी है। ट्यूब में गैस डिस्चार्ज बनाने और हीलियम को उत्तेजित करने के लिए इलेक्ट्रोड होते हैं। ब्रूस्टर कोण पर ट्यूब के सिरों पर खिड़कियां होती हैं, जिसके कारण विकिरण समतल-ध्रुवीकृत होता है। समतल-समानांतर अनुनादक दर्पण ट्यूब के बाहर लगे होते हैं, उनमें से एक अर्धपारदर्शी (परावर्तन गुणांक R) होता है।< 100%). Таким образом, пучок вынужденного излучения выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Это лазер непрерывного действия.

गुंजयमान दर्पण बहुपरत कोटिंग्स के साथ बनाए जाते हैं, और हस्तक्षेप के कारण, किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए आवश्यक प्रतिबिंब गुणांक बनाया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला हीलियम-नियॉन लेजर 632.8 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ लाल बत्ती का उत्सर्जन करता है। ऐसे लेज़रों की शक्ति कम होती है, यह 100 mW से अधिक नहीं होती है।

लेज़रों का उपयोग उनके विकिरण के गुणों पर आधारित होता है: उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी (~ 0.01 एनएम), पर्याप्त रूप से उच्च शक्ति, बीम संकीर्णता और सुसंगतता।

प्रकाश किरण की संकीर्णता और उसके छोटे विचलन ने पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी (प्राप्त सटीकता लगभग दस सेंटीमीटर), शुक्र और बुध की घूर्णन गति आदि को मापने के लिए लेजर का उपयोग करना संभव बना दिया।

होलोग्राफी में उनका अनुप्रयोग लेजर विकिरण के सुसंगतता पर आधारित है। फाइबर ऑप्टिक्स के उपयोग के साथ हीलियम-नियॉन लेजर के आधार पर, गैस्ट्रोस्कोप विकसित किए गए हैं जो पेट की आंतरिक गुहा की एक वॉल्यूमेट्रिक छवि के होलोग्राफिक गठन की अनुमति देते हैं।

परमाणुओं और अणुओं द्वारा प्रकाश के रमन स्पेक्ट्रा के उत्तेजना के लिए लेजर विकिरण की मोनोक्रोमैटिकिटी बहुत सुविधाजनक है।

सर्जरी, दंत चिकित्सा, नेत्र विज्ञान, त्वचाविज्ञान और ऑन्कोलॉजी में लेजर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लेजर विकिरण के जैविक प्रभाव जैविक सामग्री के गुणों और लेजर विकिरण के गुणों दोनों पर निर्भर करते हैं।

चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले सभी लेज़रों को पारंपरिक रूप से 2 प्रकारों में विभाजित किया जाता है: कम-तीव्रता (तीव्रता 10 डब्ल्यू / सेमी 2 से अधिक नहीं होती है, अक्सर यह लगभग 0.1 डब्ल्यू / सेमी 2 होती है) - चिकित्सीय और उच्च-तीव्रता - सर्जिकल। सबसे शक्तिशाली लेजर की तीव्रता 10 14 डब्ल्यू / सेमी 2 तक पहुंच सकती है, चिकित्सा में, 10 2 - 10 6 डब्ल्यू / सेमी 2 की तीव्रता वाले लेजर आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं।

कम-तीव्रता वाले लेजर वे होते हैं जो सीधे विकिरण के दौरान ऊतक पर ध्यान देने योग्य विनाशकारी प्रभाव पैदा नहीं करते हैं। स्पेक्ट्रम के दृश्य और पराबैंगनी क्षेत्रों में, उनके प्रभाव फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के कारण होते हैं और सामान्य, असंगत स्रोतों से प्राप्त मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के कारण होने वाले प्रभावों से भिन्न नहीं होते हैं। इन मामलों में, लेज़र केवल सुविधाजनक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत हैं जो सटीक स्थानीयकरण और एक्सपोज़र की खुराक प्रदान करते हैं। उदाहरणों में उपचार के लिए हीलियम-नियॉन लेजर लाइट का उपयोग शामिल है पोषी अल्सर, इस्केमिक रोगदिल, आदि, साथ ही क्रिप्टन और अन्य लेजर फोटोडायनामिक थेरेपी में ट्यूमर को फोटोकैमिकल क्षति के लिए।

उच्च-तीव्रता वाले लेज़रों से दृश्यमान या पराबैंगनी विकिरण का उपयोग करते समय गुणात्मक रूप से नई घटनाएं देखी जाती हैं। पारंपरिक प्रकाश स्रोतों के साथ-साथ प्रकृति में प्रयोगशाला फोटोकैमिकल प्रयोगों में, एकल-फोटॉन अवशोषण आमतौर पर सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत किया जाता है। यह स्टार्क और आइंस्टीन द्वारा तैयार किए गए फोटोकैमिस्ट्री के दूसरे नियम में कहा गया है: प्रकाश के प्रभाव में रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेने वाला प्रत्येक अणु विकिरण की एक मात्रा को अवशोषित करता है, जो प्रतिक्रिया का कारण बनता है। दूसरे नियम द्वारा वर्णित एक-फोटॉन अवशोषण पूरा हो गया है, क्योंकि सामान्य प्रकाश तीव्रता पर, दो फोटॉन की जमीनी अवस्था में एक अणु को एक साथ हिट करना व्यावहारिक रूप से असंभव है। यदि ऐसी कोई घटना होती है, तो अभिव्यक्ति का रूप ले लेगा:

2एचवी = ई टी - ई के,

जिसका अर्थ होगा एक ऊर्जा अवस्था E k से एक ऊर्जा E g के साथ एक अणु के संक्रमण के लिए दो फोटॉन की ऊर्जा का योग। इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अणुओं द्वारा फोटॉन का कोई अवशोषण भी नहीं होता है, क्योंकि उनका जीवनकाल छोटा होता है, और आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विकिरण तीव्रता कम होती है। इसलिए, इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अणुओं की सांद्रता कम होती है, और उनके द्वारा दूसरे फोटॉन के अवशोषण की संभावना बहुत कम होती है।

हालांकि, अगर प्रकाश की तीव्रता बढ़ जाती है, तो दो-फोटॉन अवशोषण संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, लगभग 266 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ उच्च-तीव्रता स्पंदित लेजर विकिरण के साथ डीएनए समाधानों के विकिरण के कारण γ-विकिरण के कारण डीएनए अणुओं का आयनीकरण हुआ। कम आयनीकरण तीव्रता के साथ पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने का कारण नहीं था। यह पाया गया कि पिकोसेकंड (पल्स अवधि 30 पीएस) या नैनोसेकंड (10 एनएस) दालों के साथ न्यूक्लिक एसिड या उनके ठिकानों के जलीय घोलों का विकिरण 106 डब्ल्यू / सेमी 2 से ऊपर की तीव्रता के साथ इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण का कारण बना, जो अणुओं के आयनीकरण में समाप्त हो गया। पिकोसेकंड दालों (चित्र 4, ए) में, उच्च इलेक्ट्रॉनिक स्तरों की जनसंख्या योजना (एस 0 -> एस 1 -> एस एन) के अनुसार हुई, और एचवी एचवी नैनोसेकंड दालों (छवि 4, बी) पर - के अनुसार योजना के लिए (एस 0 -> एस 1 -> टी जी -> टी एन)। दोनों ही मामलों में, अणुओं को आयनीकरण ऊर्जा से अधिक ऊर्जा प्राप्त हुई।

डीएनए का अवशोषण बैंड स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी क्षेत्र में स्थित है< 315 нм, видимый свет нуклеиновые кислоты совсем не поглощают. Однако воздействие высокоинтенсивным лазерным излучением около 532 нм переводит ДНК в электронно-возбужденное состояние за счет суммирования энергии двух фотонов (рис. 5).

किसी भी विकिरण के अवशोषण से ऊष्मा के रूप में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो उत्तेजित अणुओं से आसपास के स्थान में फैल जाती है। इन्फ्रारेड विकिरण मुख्य रूप से पानी द्वारा अवशोषित होता है और मुख्य रूप से थर्मल प्रभाव पैदा करता है। इसलिए, उच्च-तीव्रता वाले अवरक्त लेजर से विकिरण ऊतक पर ध्यान देने योग्य तत्काल थर्मल प्रभाव पैदा करता है। चिकित्सा में, लेजर विकिरण के थर्मल प्रभाव को मुख्य रूप से वाष्पीकरण (काटने) और जैविक ऊतकों के जमावट के रूप में समझा जाता है। यह विभिन्न लेज़रों पर 1 से 10 7 डब्ल्यू / सेमी 2 की तीव्रता और मिलीसेकंड से कई सेकंड तक विकिरण अवधि पर लागू होता है। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, एक CO2 गैस लेजर (10.6 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ), एक एनडी: YAG लेजर (1.064 माइक्रोन), और अन्य। एनडी: YAG लेजर सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला सॉलिड-स्टेट फोर-लेवल लेजर है। यट्रियम-एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG) के Y 3 Al 5 0 12 क्रिस्टल में पेश किए गए नियोडिमियम आयनों (Nd 3 +) के संक्रमण पर लेसिंग किया जाता है।

ऊतक के गर्म होने के साथ-साथ तापीय चालकता और रक्त प्रवाह के कारण गर्मी का हिस्सा हटा दिया जाता है। 40 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर अपरिवर्तनीय क्षति नहीं देखी जाती है। 60 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, प्रोटीन विकृतीकरण, ऊतक जमावट और परिगलन शुरू होता है। 100-150 डिग्री सेल्सियस पर, निर्जलीकरण और जलन होती है, और 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, कपड़ा वाष्पित हो जाता है।

जब विकिरण उच्च-तीव्रता केंद्रित लेजर से आता है, तो उत्पन्न गर्मी की मात्रा बड़ी होती है, ऊतक में तापमान ढाल होता है। बीम की घटना के स्थान पर, ऊतक वाष्पित हो जाता है, आस-पास के क्षेत्रों में कार्बोनाइजेशन और जमावट होता है (चित्र 6)। Photoevaporation ऊतक परत को परत दर परत हटाने या काटने की एक विधि है। जमावट के परिणामस्वरूप, वाहिकाओं को सील कर दिया जाता है और रक्तस्राव बंद हो जाता है। इस प्रकार, जैविक ऊतकों को काटने के लिए सर्जिकल स्केलपेल के रूप में लगभग 2 * 10 3 डब्ल्यू / सेमी 2 की शक्ति के साथ एक निरंतर C0 2 लेजर () की एक केंद्रित बीम का उपयोग किया जाता है।

यदि आप एक्सपोज़र की अवधि (10 - 10 s) कम करते हैं और तीव्रता (10 6 W / cm 2 से ऊपर) बढ़ाते हैं, तो चारिंग और जमावट के क्षेत्रों का आकार नगण्य हो जाता है। इस प्रक्रिया को फोटोएब्लेशन (फोटो हटाने) कहा जाता है और इसका उपयोग परत दर परत ऊतक को हटाने के लिए किया जाता है। Photoablation 0.01-100 J / cm 2 के ऊर्जा घनत्व पर होता है।

तीव्रता (10 डब्ल्यू / सेमी और अधिक) में और वृद्धि के साथ, एक और प्रक्रिया संभव है - "ऑप्टिकल ब्रेकडाउन"। इस घटना में यह तथ्य शामिल है कि, लेजर विकिरण के विद्युत क्षेत्र की बहुत अधिक तीव्रता (अंतर-परमाणु विद्युत क्षेत्रों की तीव्रता के बराबर) के कारण, आयनीकरण, प्लाज्मा बनता है और यांत्रिक होता है सदमे की लहरें... ऑप्टिकल ब्रेकडाउन को सामान्य अर्थों में पदार्थ द्वारा प्रकाश क्वांटा के अवशोषण की आवश्यकता नहीं होती है; यह पारदर्शी मीडिया में देखा जाता है, उदाहरण के लिए, हवा में।

चिकित्सा में, लेजर उपकरणों ने लेजर स्केलपेल के रूप में अपना आवेदन पाया है। सर्जिकल ऑपरेशन के लिए इसका उपयोग निम्नलिखित गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है:

वह अपेक्षाकृत रक्तहीन चीरा बनाता है, क्योंकि एक साथ ऊतकों के विच्छेदन के साथ, वह घाव के किनारों को जमा देता है, "वेल्डिंग" बहुत बड़ी रक्त वाहिकाएं नहीं;

लेजर स्केलपेल को लगातार काटने के गुणों की विशेषता है। किसी कठोर वस्तु (जैसे हड्डी) से टकराने से खोपड़ी को नुकसान नहीं होगा। एक यांत्रिक स्केलपेल के लिए, यह घातक होगा;

इसकी पारदर्शिता के कारण, लेजर बीम सर्जन को संचालित क्षेत्र को देखने की अनुमति देता है। एक साधारण स्केलपेल का ब्लेड, साथ ही एक इलेक्ट्रिक चाकू का ब्लेड, हमेशा कुछ हद तक सर्जन से कार्य क्षेत्र में बाधा डालता है;

लेजर बीम ऊतक पर कोई यांत्रिक प्रभाव डाले बिना, ऊतक को कुछ ही दूरी पर काटता है;

लेजर स्केलपेल पूर्ण बाँझपन सुनिश्चित करता है, क्योंकि केवल विकिरण ऊतक के साथ संपर्क करता है;

लेजर बीम स्थानीय रूप से सख्ती से कार्य करता है, ऊतक वाष्पीकरण केवल केंद्र बिंदु पर होता है। एक यांत्रिक स्केलपेल का उपयोग करते समय आसन्न ऊतक बहुत कम क्षतिग्रस्त होता है;

नैदानिक अभ्यास से पता चला है कि लेजर स्केलपेल से घाव लगभग चोट नहीं पहुंचाता है और तेजी से ठीक होता है।

सर्जरी में लेज़रों का व्यावहारिक अनुप्रयोग यूएसएसआर में 1966 में ए.वी. विष्णवस्की संस्थान में शुरू हुआ। लेजर स्केलपेल का उपयोग छाती के आंतरिक अंगों और पेट की गुहाओं के संचालन में किया जाता था। वर्तमान में, लेजर बीम का उपयोग प्लास्टिक सर्जरी, अन्नप्रणाली, पेट, आंतों, गुर्दे, यकृत, प्लीहा और अन्य अंगों के संचालन के लिए किया जाता है। बड़ी संख्या में रक्त वाहिकाओं वाले अंगों पर लेजर का उपयोग करके ऑपरेशन करना बहुत लुभावना है, उदाहरण के लिए, हृदय, यकृत पर।

कुछ प्रकार के लेज़रों के लक्षण।

वर्तमान में, सक्रिय मीडिया, शक्तियों, ऑपरेटिंग मोड और अन्य विशेषताओं में भिन्न लेज़रों की एक विशाल विविधता है। उन सभी का वर्णन करने की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, लेज़रों का एक संक्षिप्त विवरण यहाँ दिया गया है, जो मुख्य प्रकार के लेज़रों (ऑपरेटिंग मोड, पंपिंग विधियों, आदि) की विशेषताओं का पूरी तरह से प्रतिनिधित्व करते हैं।

रूबी लेजर।प्रकाश का पहला क्वांटम जनरेटर रूबी लेजर था, जिसे 1960 में बनाया गया था।

काम करने वाला पदार्थ माणिक है, जो एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3 (कोरंडम) का एक क्रिस्टल है, जिसमें वृद्धि के दौरान, क्रोमियम ऑक्साइड सीआर 2 ओज़ को अशुद्धता के रूप में पेश किया जाता है। माणिक का लाल रंग धनात्मक Cr +3 आयन के कारण होता है। क्रिस्टल जाली Al 2 O 3 में, Cr +3 आयन, Al +3 आयन की जगह लेता है। नतीजतन, क्रिस्टल में दो अवशोषण बैंड दिखाई देते हैं: एक हरे रंग में और दूसरा स्पेक्ट्रम के नीले हिस्से में। माणिक लाल रंग का घनत्व Cr + 3 आयनों की सांद्रता पर निर्भर करता है: सांद्रता जितनी अधिक होगी, लाल रंग उतना ही गाढ़ा होगा। गहरे लाल माणिक में, Cr +3 आयनों की सांद्रता 1% तक पहुँच जाती है।

नीले और हरे रंग के अवशोषण बैंड के साथ, दो संकीर्ण ऊर्जा स्तर ई 1 और ई 1 ' होते हैं, जिनसे जमीनी स्तर पर संक्रमण होने पर, 694.3 और 692.8 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश उत्सर्जित होता है। कमरे के तापमान पर लाइन की चौड़ाई लगभग 0.4 एनएम है । 694.3 एनएम लाइन के लिए मजबूर संक्रमण की संभावना 692.8 एनएम की तुलना में अधिक है। इसलिए, 694.3 एनएम लाइन के साथ काम करना आसान है। हालांकि, यदि विशेष दर्पणों का उपयोग किया जाता है, तो 692.8 एनएम पर लाइनों की पीढ़ी को अंजाम देना संभव है, जिसमें विकिरण l = 692.8 एनएम के लिए एक बड़ा प्रतिबिंब गुणांक और l = 694.3 एनएम के लिए एक छोटा है।

जब एक माणिक को सफेद प्रकाश से विकिरणित किया जाता है, तो स्पेक्ट्रम के नीले और हरे हिस्से अवशोषित हो जाते हैं और लाल परावर्तित हो जाता है। रूबी लेजर एक क्सीनन लैंप द्वारा ऑप्टिकल पंपिंग का उपयोग करता है, जो प्रकाश की उच्च-तीव्रता वाली चमक पैदा करता है जब एक वर्तमान नाड़ी इसके माध्यम से गुजरती है, गैस को कई हजार केल्विन तक गर्म करती है। निरंतर पम्पिंग संभव नहीं है क्योंकि इतने उच्च तापमान पर दीपक निरंतर संचालन का सामना नहीं कर सकता है। परिणामी विकिरण अपनी विशेषताओं में बिल्कुल काले शरीर के विकिरण के करीब है। विकिरण को Cr + आयनों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप, अवशोषण बैंड के क्षेत्र में ऊर्जा स्तरों में स्थानांतरित हो जाते हैं। हालांकि, इन स्तरों से, सीआर +3 आयन बहुत जल्दी, एक गैर-विकिरण संक्रमण के परिणामस्वरूप, ई 1, ई 1 'के स्तर तक जाते हैं। इस मामले में, अतिरिक्त ऊर्जा जाली में स्थानांतरित हो जाती है, अर्थात, यह जाली के कंपन की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, या, दूसरे शब्दों में, फोटॉन की ऊर्जा में। स्तर ई 1, ई 1 'मेटास्टेबल हैं। ई 1 स्तर पर जीवनकाल 4.3 एमएस है। पंप पल्स के दौरान, उत्तेजित परमाणु ई 1, ई 1 'स्तर पर जमा होते हैं, जिससे ई 0 स्तर के सापेक्ष एक महत्वपूर्ण जनसंख्या उलटा होता है (यह अस्पष्ट परमाणुओं का स्तर है)।

रूबी क्रिस्टल को गोल बेलन के रूप में उगाया जाता है। क्रिस्टल आमतौर पर लेजर के लिए उपयोग किए जाते हैं: लंबाई एल = 5 सेमी, व्यास डी = 1 सेमी। एक क्सीनन लैंप और एक रूबी क्रिस्टल एक अंडाकार गुहा में एक अच्छी तरह से प्रतिबिंबित आंतरिक सतह के साथ रखा जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि क्सीनन लैंप का पूरा विकिरण माणिक से टकराता है, रूबी क्रिस्टल और लैंप, जिसमें एक गोलाकार सिलेंडर का आकार भी होता है, को इसके जेनरेट्रिक्स के समानांतर गुहा के अण्डाकार खंड के केंद्र में रखा जाता है। इसके कारण, पंप स्रोत पर विकिरण घनत्व के बराबर घनत्व वाला विकिरण माणिक को निर्देशित किया जाता है।

रूबी क्रिस्टल के सिरों में से एक को काट दिया जाता है ताकि कटे हुए किनारों से बीम का पूर्ण प्रतिबिंब और वापसी प्रदान की जा सके। यह कट लेजर दर्पणों में से एक को बदल देता है। रूबी क्रिस्टल का दूसरा सिरा ब्रूस्टर कोण पर काटा जाता है। यह उपयुक्त रैखिक ध्रुवीकरण के साथ बीम प्रतिबिंब के बिना रूबी क्रिस्टल से बाहर निकलता है। दूसरा रेज़ोनेटर मिरर इस बीम के रास्ते में रखा गया है। इस प्रकार, रूबी लेजर से विकिरण रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होता है।

हीलियम-नियॉन लेजर।सक्रिय माध्यम हीलियम और नियॉन का गैसीय मिश्रण है। नियॉन के ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण के कारण उत्पादन किया जाता है, और हीलियम एक मध्यस्थ की भूमिका निभाता है जिसके माध्यम से एक उलटी आबादी बनाने के लिए ऊर्जा को नियॉन परमाणुओं में स्थानांतरित किया जाता है।

सिद्धांत रूप में, नियॉन 130 से अधिक विभिन्न संक्रमणों के परिणामस्वरूप लेजर लर्निंग उत्पन्न कर सकता है। हालांकि, सबसे तीव्र 632.8 एनएम, 1.15 और 3.39 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य वाली रेखाएं हैं। 632.8 एनएम तरंग स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में है, जबकि 1.15 और 3.39 माइक्रोन इन्फ्रारेड में हैं।

जब इलेक्ट्रॉन प्रभाव द्वारा एक हीलियम-नियॉन गैस मिश्रण के माध्यम से एक वर्तमान पारित किया जाता है, तो हीलियम परमाणु 2 3 एस और 2 2 एस राज्यों के लिए उत्साहित होते हैं, जो मेटास्टेबल होते हैं, क्योंकि उनसे जमीनी अवस्था में संक्रमण क्वांटम मैकेनिकल द्वारा निषिद्ध है। चयन नियम। एक धारा के पारित होने पर, इन स्तरों पर परमाणु जमा होते हैं। जब एक उत्तेजित हीलियम परमाणु एक अप्रकाशित नीयन परमाणु से टकराता है, तो उत्तेजना ऊर्जा को बाद वाले में स्थानांतरित कर दिया जाता है। संबंधित स्तरों की ऊर्जाओं के अच्छे संयोग के कारण यह संक्रमण बहुत कुशलता से किया जाता है। नतीजतन, नियॉन के स्तर 3S और 2S पर, 2P और 3P के स्तर के संबंध में एक उलटी आबादी का गठन होता है, जिससे लेजर विकिरण उत्पन्न होने की संभावना होती है। लेजर निरंतर मोड में काम कर सकता है। हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरण रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होता है। आमतौर पर, कक्ष में हीलियम का दबाव 332 Pa है, और नियॉन का दबाव 66 Pa है। ट्यूब में निरंतर वोल्टेज लगभग 4 केवी है। दर्पणों में से एक में लगभग 0.999 का प्रतिबिंब गुणांक होता है, और दूसरा, जिसके माध्यम से लेजर विकिरण निकलता है, लगभग 0.990 है। बहुपरत डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग दर्पण के रूप में किया जाता है, क्योंकि कम परावर्तन गुणांक यह सुनिश्चित नहीं करते हैं कि लेसिंग थ्रेशोल्ड तक पहुंच गया है।

गैस लेजर... वे वर्तमान समय में, शायद, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले प्रकार के लेज़रों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और शायद इस संबंध में रूबी लेज़रों से भी बेहतर प्रदर्शन करते हैं। किए गए अधिकांश शोध गैस लेजर के लिए भी समर्पित हैं। स्पंदित मोड में स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में बहुत उच्च शक्ति के अपवाद के साथ, विभिन्न प्रकार के गैस लेज़रों में से, कोई हमेशा एक लेज़र के लिए लगभग किसी भी आवश्यकता को पूरा कर सकता है। सामग्री के अरैखिक प्रकाशिक गुणों के अध्ययन में कई प्रयोगों के लिए उच्च शक्तियों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, गैस लेज़रों में उच्च शक्तियाँ प्राप्त नहीं हुई हैं, इसका सरल कारण यह है कि उनमें परमाणु घनत्व पर्याप्त रूप से अधिक नहीं है। हालांकि, लगभग सभी अन्य उद्देश्यों के लिए, एक विशिष्ट प्रकार का गैस लेजर पाया जा सकता है जो वैकल्पिक रूप से पंप किए गए ठोस राज्य लेजर और अर्धचालक लेजर दोनों को बेहतर प्रदर्शन करेगा। इन लेज़रों को गैस लेज़रों के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए बहुत प्रयास किए गए हैं, और कुछ मामलों में कुछ सफलता हासिल की गई है, हालांकि, यह हमेशा संभावना के कगार पर रहा है, जबकि गैस लेज़रों की लोकप्रियता में गिरावट का कोई संकेत नहीं है।

गैस लेज़रों की ख़ासियत अक्सर इस तथ्य के कारण होती है कि वे परमाणु या आणविक स्पेक्ट्रा के स्रोत होते हैं। इसलिए, संक्रमणों की तरंग दैर्ध्य ठीक-ठीक ज्ञात हैं। वे परमाणु संरचना द्वारा निर्धारित होते हैं और आमतौर पर शर्तों से स्वतंत्र होते हैं वातावरण... कुछ प्रयासों के तहत लेसिंग तरंग दैर्ध्य की स्थिरता को सहज उत्सर्जन की स्थिरता की तुलना में काफी सुधार किया जा सकता है। लेज़र अब किसी भी अन्य डिवाइस की तुलना में बेहतर मोनोक्रोमैटिकिटी के साथ उपलब्ध हैं। सक्रिय माध्यम के उपयुक्त विकल्प के साथ, पराबैंगनी (~ 2OO A) से दूर अवरक्त (~ 0.4 मिमी) तक, आंशिक रूप से माइक्रोवेव क्षेत्र को कवर करते हुए, स्पेक्ट्रम के किसी भी हिस्से में लेसिंग किया जा सकता है।

इस बात पर भी संदेह करने का कोई कारण नहीं है कि भविष्य में स्पेक्ट्रम के निर्वात पराबैंगनी क्षेत्र के लिए लेजर बनाना संभव होगा। काम करने वाली गैस की पतलीता कम अपवर्तक सूचकांक के साथ माध्यम की ऑप्टिकल समरूपता सुनिश्चित करती है, जिससे गुंजयमान यंत्र की संरचना का वर्णन करने के लिए एक सरल गणितीय सिद्धांत को लागू करना संभव हो जाता है और यह विश्वास दिलाता है कि आउटपुट सिग्नल के गुण करीब हैं सैद्धांतिक वाले। हालांकि गैस लेजर में विद्युत ऊर्जा को उत्तेजित विकिरण ऊर्जा में परिवर्तित करने की दक्षता सेमीकंडक्टर लेजर जितनी अधिक नहीं हो सकती है, हालांकि, डिस्चार्ज को नियंत्रित करने की सादगी के कारण, गैस लेजर अधिकांश उद्देश्यों के लिए सबसे सुविधाजनक साबित होता है। प्रयोगशाला उपकरणों में से एक के रूप में संचालन। निरंतर मोड में उच्च शक्ति के संबंध में (स्पंदित शक्ति के विपरीत), गैस लेजर की प्रकृति उन्हें इस संबंध में अन्य सभी प्रकार के लेजर से बेहतर प्रदर्शन करने की अनुमति देती है।

सी0 2 एक बंद मात्रा के साथ -लेजर।कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं, अन्य अणुओं की तरह, कंपन और घूर्णी ऊर्जा स्तरों की उपस्थिति के कारण एक धारीदार स्पेक्ट्रम होता है। सीओ 2 लेजर में प्रयुक्त संक्रमण 10.6 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण उत्पन्न करता है, जो कि स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र में स्थित है। कंपन स्तरों का उपयोग करते हुए, लगभग 9.2 से 10.8 माइक्रोन की सीमा में विकिरण आवृत्ति को थोड़ा भिन्न किया जा सकता है। नाइट्रोजन अणु N 2 से CO 2 अणुओं में ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है, जो कि मिश्रण से करंट गुजरने पर इलेक्ट्रॉन प्रभाव से स्वयं उत्तेजित होते हैं।

नाइट्रोजन अणु एन 2 की उत्तेजित अवस्था मेटास्टेबल है और जमीनी स्तर से 2318 सेमी -1 की दूरी पर है, जो सीओ 2 अणु के ऊर्जा स्तर (001) के बहुत करीब है। एन 2 की उत्तेजित अवस्था की मेटास्टेबिलिटी के कारण, उत्तेजित परमाणुओं की संख्या धारा के पारित होने के दौरान जमा हो जाती है। जब N 2 CO 2 से टकराता है, तो उत्तेजना ऊर्जा का N 2 से CO 2 में एक गुंजयमान स्थानांतरण होता है। नतीजतन, सीओ 2 अणुओं के स्तर (001), (100), (020) के बीच जनसंख्या उलटा होता है। आमतौर पर, (100) स्तर की जनसंख्या को कम करने के लिए हीलियम मिलाया जाता है, जिसका जीवनकाल लंबा होता है, जो इस स्तर पर संक्रमण के बाद बिगड़ जाता है। विशिष्ट परिस्थितियों में, एक लेज़र में गैस मिश्रण में हीलियम (1330 Pa), नाइट्रोजन (133 Pa) और कार्बन डाइऑक्साइड (133 Pa) होता है।

जब एक CO2 लेजर संचालित होता है, तो CO2 अणु CO और O में विघटित हो जाते हैं, जिससे सक्रिय माध्यम कमजोर हो जाता है। फिर सीओ सी और ओ में विघटित हो जाता है, और कार्बन इलेक्ट्रोड और ट्यूब की दीवारों पर जमा हो जाता है। यह सब सीओ 2 लेजर के प्रदर्शन को कम करता है। इन कारकों के हानिकारक प्रभावों को दूर करने के लिए, जल वाष्प को बंद प्रणाली में जोड़ा जाता है, जो प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है

सीओ + ओ® सीओ 2।

प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जिसकी सामग्री इस प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक है। सक्रिय माध्यम के भंडार को बढ़ाने के लिए, गुंजयमान यंत्र CO 2, N 2, He युक्त अतिरिक्त क्षमताओं से जुड़ा होता है, जो कि लेजर ऑपरेशन के लिए इष्टतम स्थिति बनाए रखने के लिए रेज़ोनेटर वॉल्यूम में आवश्यक मात्रा में जोड़े जाते हैं। ऐसा बंद CO2 लेजर कई हजारों घंटों तक काम करने में सक्षम है।

बहता हुआ सीओ 2 -लेजर।एक महत्वपूर्ण संशोधन एक फ्लो-थ्रू सीओ 2-लेजर है, जिसमें गैसों सीओ 2, एन 2 का मिश्रण, वह लगातार गुंजयमान यंत्र के माध्यम से पंप किया जाता है। ऐसा लेज़र अपने सक्रिय माध्यम की लंबाई के प्रति मीटर 50 W से अधिक की शक्ति के साथ निरंतर सुसंगत विकिरण उत्पन्न कर सकता है।

नियोडिमियम लेजर।नाम भ्रामक हो सकता है। लेज़र का शरीर नियोडिमियम धातु नहीं है, बल्कि नियोडिमियम की अशुद्धता वाला साधारण ग्लास है। नियोडिमियम परमाणुओं के आयनों को सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बेतरतीब ढंग से वितरित किया जाता है। पम्पिंग बिजली के लैंप के साथ किया जाता है। लैंप तरंग दैर्ध्य रेंज में 0.5 से 0.9 माइक्रोन तक विकिरण उत्सर्जित करते हैं। उत्साहित राज्यों का एक विस्तृत बैंड प्रकट होता है। परमाणु ऊपरी लेज़र स्तर पर गैर-विकिरणीय संक्रमण करते हैं। प्रत्येक संक्रमण एक अलग ऊर्जा देता है, जो परमाणुओं की संपूर्ण "जाली" की कंपन ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

लेजर विकिरण, यानी। एक खाली निचले स्तर पर संक्रमण की तरंग दैर्ध्य 1.06 माइक्रोन है।

टी-लेजर।कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सीओ 2 लेजर द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है, जिसमें काम करने वाला मिश्रण वायुमंडलीय दबाव में होता है और एक अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र (टी-लेजर) द्वारा उत्साहित होता है। चूंकि इलेक्ट्रोड गुंजयमान यंत्र की धुरी के समानांतर स्थित होते हैं, गुंजयमान यंत्र में विद्युत क्षेत्र की ताकत के बड़े मूल्यों को प्राप्त करने के लिए, इलेक्ट्रोड के बीच अपेक्षाकृत छोटे संभावित अंतर की आवश्यकता होती है, जो वायुमंडलीय पर स्पंदित मोड में संचालित करना संभव बनाता है। दबाव जब गुंजयमान यंत्र में CO2 की सांद्रता अधिक होती है। नतीजतन, उच्च शक्ति प्राप्त करना संभव है, आमतौर पर 1 μs से कम की अवधि के साथ एक विकिरण पल्स में 10 मेगावाट और अधिक तक पहुंचना। ऐसे लेज़रों में पल्स दोहराव दर आमतौर पर प्रति मिनट कई दालें होती हैं।

गैस-गतिशील लेजर।सीओ 2 और एन 2 के मिश्रण को एक उच्च तापमान (1000-2000 के) तक गर्म किया जाता है, जब एक विस्तारित नोजल के माध्यम से उच्च गति से बहता है तो दृढ़ता से ठंडा होता है। इस मामले में, ऊपरी और निचले ऊर्जा स्तर अलग-अलग दरों पर थर्मल रूप से अछूता रहता है, जिसके परिणामस्वरूप एक उलटी आबादी बनती है। नतीजतन, नोजल से बाहर निकलने पर एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर बनने से, इस उलटी आबादी के कारण लेजर विकिरण उत्पन्न करना संभव है। इस सिद्धांत पर काम करने वाले लेज़रों को गैस-डायनेमिक लेज़र कहा जाता है। वे निरंतर मोड में बहुत अधिक विकिरण शक्तियाँ प्राप्त करना संभव बनाते हैं।

डाई लेजर।डाई अत्यधिक जटिल अणु होते हैं जिनमें अत्यधिक कंपन ऊर्जा स्तर होते हैं। स्पेक्ट्रम बैंड में ऊर्जा का स्तर लगभग निरंतर स्थित होता है। इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन के कारण, अणु बहुत जल्दी (10 -11 -10 -12 एस के क्रम के समय में) प्रत्येक बैंड के निचले ऊर्जा स्तर पर गैर-विकिरण रूप से गुजरता है। इसलिए, अणुओं के उत्तेजना के बाद, बहुत कम समय के बाद, सभी उत्तेजित अणु ई 1 बैंड के निचले स्तर पर ध्यान केंद्रित करेंगे। उसके बाद उनके पास निचले बैंड के किसी भी ऊर्जा स्तर में विकिरण संक्रमण करने का अवसर होता है। इस प्रकार, शून्य बैंडविड्थ के अनुरूप अंतराल में व्यावहारिक रूप से किसी भी आवृत्ति का विकिरण संभव है। इसका मतलब यह है कि यदि लेजर विकिरण उत्पन्न करने के लिए डाई अणुओं को एक सक्रिय पदार्थ के रूप में लिया जाता है, तो, गुंजयमान यंत्र की ट्यूनिंग के आधार पर, उत्पन्न लेजर विकिरण की आवृत्ति की लगभग निरंतर ट्यूनिंग प्राप्त करना संभव है। इसलिए, डाई लेज़रों का उपयोग ट्यून करने योग्य पीढ़ी की आवृत्ति के साथ किया जाता है। डाई लेज़रों को गैस डिस्चार्ज लैंप या अन्य लेज़रों से विकिरण द्वारा पंप किया जाता है।

पीढ़ी की आवृत्तियों का आवंटन इस तथ्य से प्राप्त होता है कि पीढ़ी की सीमा केवल एक संकीर्ण आवृत्ति सीमा के लिए बनाई गई है। उदाहरण के लिए, प्रिज्म और दर्पण की स्थिति का चयन किया जाता है ताकि केवल एक निश्चित तरंग दैर्ध्य वाली किरणें फैलाव और अपवर्तन के विभिन्न कोणों के कारण दर्पण से परावर्तन के बाद माध्यम में लौट सकें। केवल इन तरंग दैर्ध्य के लिए लेसिंग प्रदान की जाती है। प्रिज्म को घुमाकर, डाई लेजर विकिरण आवृत्ति को लगातार ट्यून किया जा सकता है। लेसिंग कई रंगों के साथ किया गया था, जिससे न केवल पूरे ऑप्टिकल रेंज में, बल्कि स्पेक्ट्रम के अवरक्त और पराबैंगनी क्षेत्रों के एक महत्वपूर्ण हिस्से में भी लेजर विकिरण प्राप्त करना संभव हो गया।

सेमीकंडक्टर लेजर।सेमीकंडक्टर लेज़रों के संचालन का मुख्य उदाहरण मैग्नेटो-ऑप्टिकल स्टोरेज (MO) है।

एमओ ड्राइव के संचालन सिद्धांत।

एमओ ड्राइव सूचना भंडारण के चुंबकीय और ऑप्टिकल सिद्धांतों के संयोजन पर बनाया गया है। सूचना एक लेजर बीम और एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके दर्ज की जाती है, और केवल एक लेजर का उपयोग करके पढ़ना।

एमओ डिस्क पर लिखने की प्रक्रिया में, लेजर बीम डिस्क पर कुछ बिंदुओं को गर्म करता है, और तापमान के प्रभाव में, गर्म बिंदु के लिए ध्रुवीयता उत्क्रमण का प्रतिरोध तेजी से गिरता है, जो चुंबकीय क्षेत्र को बदलने की अनुमति देता है। बिंदु की ध्रुवीयता। हीटिंग की समाप्ति के बाद, प्रतिरोध फिर से बढ़ जाता है। गर्म बिंदु की ध्रुवता गर्म करने के समय उस पर लगाए गए चुंबकीय क्षेत्र के अनुरूप रहती है।

आज उपलब्ध एमओ ड्राइव में, सूचना रिकॉर्ड करने के लिए दो चक्रों का उपयोग किया जाता है: एक मिटा चक्र और एक लेखन चक्र। मिटाने की प्रक्रिया के दौरान, चुंबकीय क्षेत्र में समान ध्रुवता होती है, जो बाइनरी शून्य के अनुरूप होती है। लेजर बीम पूरे क्षेत्र को क्रमिक रूप से मिटाने के लिए गर्म करता है और इस प्रकार डिस्क पर शून्य का एक क्रम लिखता है। लेखन चक्र के दौरान, चुंबकीय क्षेत्र की ध्रुवीयता उलट जाती है, जो एक बाइनरी से मेल खाती है। इस चक्र में, लेज़र बीम को केवल उन्हीं क्षेत्रों में चालू किया जाता है जिनमें बाइनरी वाले होने चाहिए, जिससे बाइनरी शून्य वाले क्षेत्रों को अपरिवर्तित छोड़ दिया जाता है।

एमओ डिस्क से पढ़ने की प्रक्रिया में, केर प्रभाव का उपयोग किया जाता है, जिसमें परावर्तित के ध्रुवीकरण के विमान को बदलना शामिल है। लेजर बीम, परावर्तक तत्व के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के आधार पर। इस मामले में परावर्तक तत्व डिस्क की सतह पर रिकॉर्डिंग के दौरान एक चुंबकीय बिंदु होता है, जो संग्रहीत जानकारी के एक बिट के अनुरूप होता है। पढ़ते समय, कम तीव्रता के लेजर बीम का उपयोग किया जाता है, जिससे पढ़ने के क्षेत्र को गर्म नहीं किया जाता है, इसलिए संग्रहीत जानकारी पढ़ने के दौरान नष्ट नहीं होती है।

यह विधि, सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले के विपरीत ऑप्टिकल डिस्कडिस्क की सतह को विकृत नहीं करता है और अतिरिक्त उपकरणों के बिना पुन: रिकॉर्डिंग की अनुमति देता है। विश्वसनीयता के मामले में पारंपरिक चुंबकीय रिकॉर्डिंग पर भी इस पद्धति का एक फायदा है। चूंकि डिस्क अनुभागों का चुंबकीयकरण उत्क्रमण केवल उच्च तापमान के प्रभाव में संभव है, पारंपरिक चुंबकीय रिकॉर्डिंग के विपरीत, आकस्मिक चुंबकीयकरण उत्क्रमण की संभावना बहुत कम है, जिसका नुकसान आकस्मिक चुंबकीय क्षेत्रों के कारण हो सकता है।

एमओ डिस्क के आवेदन का क्षेत्र विश्वसनीयता, मात्रा और प्रतिस्थापन के मामले में इसकी उच्च विशेषताओं से निर्धारित होता है। MO डिस्क उन कार्यों के लिए आवश्यक है जिनमें बहुत अधिक डिस्क स्थान की आवश्यकता होती है। ये ऑडियो की इमेज प्रोसेसिंग जैसे कार्य हैं। हालाँकि, डेटा एक्सेस की कम गति सिस्टम की महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाशीलता वाले कार्यों के लिए MO डिस्क का उपयोग करना संभव नहीं बनाती है। इसलिए, ऐसे कार्यों में एमओ डिस्क का उपयोग अस्थायी या बैकअप जानकारी संग्रहीत करने के लिए कम हो जाता है। MO डिस्क के लिए, एक बहुत ही लाभकारी उपयोग हार्ड डिस्क या डेटाबेस का बैकअप लेना है। इन उद्देश्यों के लिए पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्ट्रीमर के विपरीत, एमओ डिस्क पर बैकअप जानकारी संग्रहीत करते समय, विफलता के बाद डेटा पुनर्प्राप्ति की गति में काफी वृद्धि होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि एमओ डिस्क रैंडम एक्सेस डिवाइस हैं, जो आपको केवल उस डेटा को पुनर्प्राप्त करने की अनुमति देता है जिसमें विफलता पाई गई थी। इसके अलावा, पुनर्प्राप्ति की इस पद्धति के साथ, डेटा पूरी तरह से बहाल होने तक सिस्टम को पूरी तरह से बंद करने की कोई आवश्यकता नहीं है। डेटा स्टोरेज की उच्च विश्वसनीयता के साथ ये फायदे, टेप ड्राइव की तुलना में अधिक महंगे होने के बावजूद, लाभदायक बैकअप के लिए MO डिस्क का उपयोग करते हैं।

बड़ी मात्रा में निजी जानकारी के साथ काम करते समय एमओ डिस्क का उपयोग करने की भी सलाह दी जाती है। डिस्क की आसान हटाने योग्यता उन्हें केवल काम के दौरान उपयोग करने की अनुमति देती है, ऑफ-आवर्स के दौरान कंप्यूटर की सुरक्षा की चिंता किए बिना, डेटा को एक अलग, संरक्षित स्थान पर संग्रहीत किया जा सकता है। यही गुण एमओ डिस्क को ऐसी स्थिति में अपरिहार्य बनाता है जहां बड़ी मात्रा में एक स्थान से दूसरे स्थान पर परिवहन करना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए, काम से घर और वापस जाने के लिए।

एमओ डिस्क के विकास की मुख्य संभावनाएं मुख्य रूप से डेटा रिकॉर्डिंग की गति में वृद्धि से जुड़ी हैं। धीमी गति मुख्य रूप से टू-पास राइट एल्गोरिथम द्वारा निर्धारित की जाती है। इस एल्गोरिथ्म में, शून्य और एक को अलग-अलग पास में लिखा जाता है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र, जो डिस्क पर विशिष्ट बिंदुओं के ध्रुवीकरण की दिशा निर्धारित करता है, अपनी दिशा को तेजी से नहीं बदल सकता है।

टू-पास रिकॉर्डिंग का सबसे यथार्थवादी विकल्प एक चरण परिवर्तन तकनीक है। इस तरह की व्यवस्था कुछ निर्माण फर्मों द्वारा पहले ही लागू की जा चुकी है। इस दिशा में कई अन्य विकास हैं जो बहुलक रंगों और चुंबकीय क्षेत्र के मॉड्यूलेशन और लेजर विकिरण शक्ति से संबंधित हैं।

चरण अवस्था में परिवर्तन पर आधारित तकनीक किसी पदार्थ की क्रिस्टलीय अवस्था से अनाकार अवस्था में जाने की क्षमता पर आधारित होती है। यह एक निश्चित शक्ति के लेजर बीम के साथ डिस्क की सतह पर एक निश्चित बिंदु को रोशन करने के लिए पर्याप्त है, और इस बिंदु पर पदार्थ एक अनाकार अवस्था में बदल जाएगा। यह इस बिंदु पर डिस्क की परावर्तनशीलता को बदल देता है। जानकारी लिखना बहुत तेज है, लेकिन साथ ही डिस्क की सतह विकृत हो जाती है, जो पुनर्लेखन चक्रों की संख्या को सीमित कर देती है।

वर्तमान समय में, एक ऐसी तकनीक विकसित की जा रही है जो चुंबकीय क्षेत्र की ध्रुवीयता को कुछ ही नैनोसेकंड में विपरीत दिशा में बदलना संभव बनाती है। यह रिकॉर्डिंग के लिए डेटा के आगमन के साथ चुंबकीय क्षेत्र को समकालिक रूप से बदलने की अनुमति देगा। लेजर विकिरण के मॉड्यूलेशन पर आधारित एक तकनीक भी है। इस तकनीक में, ड्राइव तीन मोड में संचालित होती है: कम-तीव्रता रीड मोड, मध्यम-तीव्रता लेखन मोड, और उच्च-तीव्रता लेखन मोड। लेज़र बीम की तीव्रता के मॉड्यूलेशन के लिए अधिक जटिल डिस्क संरचना और पूर्वाग्रह चुंबक के सामने एक आरंभिक चुंबक को जोड़ने और डिस्क ड्राइव तंत्र के विपरीत ध्रुवता की आवश्यकता होती है। बहुत में साधारण मामलाडिस्क में दो कार्यशील परतें होती हैं - आरंभीकरण और रिकॉर्डिंग। इनिशियलाइज़िंग लेयर ऐसी सामग्री से बनी होती है कि इनिशियलाइज़िंग मैग्नेट अतिरिक्त लेज़र क्रिया के बिना अपनी ध्रुवता को उलट सकता है।

बेशक, एमओ डिस्क आशाजनक और तेजी से विकसित होने वाले उपकरण हैं जो बड़ी मात्रा में जानकारी के साथ उभरती समस्याओं को हल कर सकते हैं। लेकिन उनका आगे का विकास न केवल उन पर रिकॉर्डिंग तकनीक पर निर्भर करता है, बल्कि अन्य स्टोरेज मीडिया के क्षेत्र में प्रगति पर भी निर्भर करता है। और अगर जानकारी संग्रहीत करने के अधिक कुशल तरीके का आविष्कार नहीं किया गया है, तो एमओ डिस्क शायद प्रमुख भूमिका निभाएंगे।

वर्तमान में, लेजर प्रौद्योगिकियों के बिना चिकित्सा में प्रगति की कल्पना करना मुश्किल है, जिसने कई समस्याओं को हल करने में नई संभावनाएं खोली हैं स्वास्थ्य समस्याएं... जैविक ऊतकों पर विभिन्न तरंग दैर्ध्य और ऊर्जा स्तरों के लेजर विकिरण के प्रभाव के तंत्र का अध्ययन लेजर चिकित्सा बहुक्रियाशील उपकरणों को बनाना संभव बनाता है, जिसके आवेदन की सीमा नैदानिक अभ्यास में इतनी व्यापक हो गई है कि इसका जवाब देना बहुत मुश्किल है। प्रश्न: किन रोगों के उपचार के लिए लेज़रों का उपयोग नहीं किया जाता है?
लेजर दवा का विकास तीन मुख्य शाखाओं के साथ होता है: लेजर सर्जरी, लेजर थेरेपी और लेजर डायग्नोस्टिक्स।

लेजर सर्जरी में, दसियों वाट की औसत विकिरण शक्ति वाले पर्याप्त शक्तिशाली लेजर का उपयोग किया जाता है, जो जैविक ऊतक को दृढ़ता से गर्म करने में सक्षम होते हैं, जिससे इसकी कटाई या वाष्पीकरण होता है। सर्जिकल लेज़रों की ये और अन्य विशेषताएँ सर्जरी में विभिन्न प्रकार के लेज़रों के उपयोग को निर्धारित करती हैं, जो विभिन्न लेज़र सक्रिय मीडिया पर काम करती हैं।

लेजर बीम के अद्वितीय गुण आपको पहले प्रदर्शन करने की अनुमति देते हैं असंभव संचालननए प्रभावी और न्यूनतम इनवेसिव तरीके।

सर्जिकल लेजर सिस्टम प्रदान करते हैं:

प्रभावी संपर्क और गैर-संपर्क वाष्पीकरण और जैविक ऊतक का विनाश;
शुष्क परिचालन क्षेत्र;
आसपास के ऊतकों को न्यूनतम क्षति;
प्रभावी हेमो- और एरोस्टेसिस;
लसीका नलिकाओं को रोकना;
उच्च बाँझपन और अस्थिरता;
इंडोस्कोपिक और लैप्रोस्कोपिक उपकरणों के साथ संगतता

यह विभिन्न प्रकार के सर्जिकल हस्तक्षेपों को करने के लिए सर्जिकल लेज़रों का प्रभावी ढंग से उपयोग करना संभव बनाता है:
मूत्रविज्ञान में:

महिलाओं के बीच

लेबिया मिनोरा, लेबिया मिनोरा, पेरिनेम की प्लास्टिक सर्जरी।
प्रसवोत्तर और दर्दनाक टूटने के लिए पेरिनेम की प्लास्टिक सर्जरी
गर्भाशय ग्रीवा की प्लास्टिक सिकाट्रिकियल विकृति
रिफ्लोरेशन (हाइमन की बहाली)

मनुष्य

लिंग के फ्रेनम का लेजर सुधार
सर्कम्सीसिया (फिमोसिस का लेजर उपचार)
जननांग मौसा, मूत्रमार्ग, पेरिनेम, पेरिअनल ज़ोन को हटाना

स्त्री रोग में:

गर्भाशय ग्रीवा (कटाव, ल्यूकोप्लाकिया, पॉलीप, नाबोटोवी सिस्ट, कॉन्डिलोमा, डिसप्लेसिया) की पृष्ठभूमि और पूर्व कैंसर की लेजर थेरेपी।
लेजर थेरेपी और जननांग मौसा के लेजर हटाने (प्रक्रिया की व्यापकता के आधार पर)।
पेरिनेम और पेरिअनल ज़ोन की त्वचा के जननांग मौसा के लेजर थेरेपी और लेजर हटाने।
योनी के डिस्ट्रोफिक रोगों का उपचार

हड्डी रोग में: हॉलक्स वाल्गस, अंतर्वर्धित नाखून आदि का उपचार।

कॉस्मेटोलॉजी को भी नजरअंदाज नहीं किया जाता है। लेज़र का उपयोग एपिलेशन के लिए, और संवहनी और रंजित त्वचा दोषों के उपचार के लिए, मौसा और पेपिलोमा को हटाने के लिए, और त्वचा के पुनरुत्थान के लिए, और टैटू और उम्र के धब्बे आदि को हटाने के लिए किया जाता है।

लेजर के आविष्कार का इतिहास 1916 में शुरू हुआ, जब अल्बर्ट आइंस्टीन ने पदार्थ के साथ विकिरण की बातचीत का सिद्धांत बनाया, जिसने क्वांटम एम्पलीफायरों और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के जनरेटर बनाने की संभावना के विचार का पता लगाया।

1960 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी थियोडोर मीमन, एन। बसोव, ए। प्रोखोरोव और सी। टाउन्स के कार्यों के आधार पर, 0.69 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ पहला रूबी लेजर डिजाइन किया। उसी वर्ष, डॉ। लियोन गोल्डमैन ने पहले बालों के रोम को नष्ट करने के लिए रूबी लेजर का इस्तेमाल किया। इस प्रकार सौंदर्य चिकित्सा में लेजर प्रौद्योगिकियों के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग का इतिहास शुरू हुआ।

1983 में, एंडरसन और पैरिश ने चयनात्मक फोटोथर्मोलिसिस की एक विधि का प्रस्ताव रखा, जो एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के प्रकाश विकिरण को चुनिंदा रूप से अवशोषित करने के लिए जैविक ऊतकों की क्षमता पर आधारित है, जो उनके स्थानीय विनाश की ओर जाता है। जब त्वचा के मुख्य क्रोमोफोर्स - पानी, हीमोग्लोबिन या मेलेनिन द्वारा अवशोषित किया जाता है - लेजर विकिरण की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, जो क्रोमोफोर्स के हीटिंग और जमावट का कारण बनती है।

लेजर कॉस्मेटोलॉजी सौंदर्य चिकित्सा के सबसे तेजी से बढ़ते क्षेत्रों में से एक है। कुछ साल पहले, दृश्यमान कायाकल्प काम से जुड़ा था। प्लास्टिक सर्जन, तो आज हर प्रतिष्ठित ब्यूटी सैलून में उन्नत तकनीक के उपकरण हैं - एक फोटो, एक आईपीएल प्रणाली या एक लेजर। कॉस्मेटोलॉजिस्ट की मदद के लिए प्रकाश की ऊर्जा आई।

आज, कई अलग हैं लेजर उपकरणऔर उन्होंने लेजर रिसर्फेसिंग की बदौलत कॉस्मेटोलॉजी में प्रवेश किया। यह वह थी जिसने कॉस्मेटोलॉजी लेजर के लिए विजिटिंग कार्ड के रूप में काम किया था। आंखों के सामने प्रकाश की एक शक्तिशाली किरण ने त्वचा की दाग-धब्बों को दूर किया, एपिडर्मिस की ऊपरी परत को हटा दिया, और इसके साथ अवांछित रंजकता। फिर इससे कोई फर्क नहीं पड़ा कि गंभीर रूप से घायल त्वचा 2 सप्ताह तक ठीक रही - मुख्य बात एक उत्कृष्ट परिणाम थी, जो डॉक्टर और रोगी दोनों को प्रसन्न करती थी। निशान और निशान हर समय एक जरूरी समस्या है।

लेज़र से बाल हटाना 30 साल से अधिक पहले दिखाई नहीं दिया। यह "चयनात्मक फोटोथर्मोलिसिस" के सिद्धांत के उद्भव के कारण था। यह कहता है कि किसी भी रंगीन मानव ऊतक (बाल, त्वचा की सतह पर रक्त वाहिकाओं, उम्र के धब्बे) गर्म होने और नष्ट करते समय चुनिंदा रूप से प्रकाश को अवशोषित करते हैं। सिद्धांत को 1986 में संयुक्त राज्य अमेरिका के वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा त्वचा विशेषज्ञ रॉक्स एंडरसन के साथ सिर में सिद्ध किया गया था। इस प्रकार, इसके आधार पर, 1994 में, के लिए पहला उपकरण फोटोएपिलेशन, ए लेजर उपकरणलेजर बालों को हटाने के लिए केवल 1996 में बाजार में प्रवेश किया।

क्या है " चयनात्मक फोटोथर्मोलिसिस"मुद्दा यह है कि एक लेजर बीम, जीवित ऊतक, विशेष रूप से त्वचा, त्वचा के घटकों को अलग-अलग तरीकों से प्रभावित करती है। त्वचा के मुख्य घटक जो प्रकाश को अवशोषित करते हैं, पानी, मेलेनिन और हीमोग्लोबिन होते हैं। इन पदार्थों को त्वचा क्रोमोफोर कहा जाता है। स्पेक्ट्रा इन पदार्थों का अवशोषण अलग है।

अनुकूलित विकिरण स्पेक्ट्रम के लिए धन्यवाद, प्रकाश और गर्मी के कृत्रिम स्रोतों वाले कॉस्मेटिक उपकरण लक्षित ऊतकों की संरचनाओं को चुनिंदा रूप से प्रभावित करना संभव बनाते हैं, उदाहरण के लिए, उन्हें जमाने के कारण। प्रभाव को प्राप्त करने के लिए फोटोमेथोड्स के उपयोग के साथ प्रक्रियाएं करते समय, प्रभाव सतही रक्त वाहिकाओं (हीमोग्लोबिन) पर, बालों पर और पर किया जाता है। बालो के रोम(मेलेनिन), डर्मिस में कोलेजन और इलास्टिन। मुँहासे (मुँहासे) की चिकित्सा करते समय, एक चयनात्मक प्रभाव भड़काऊबैक्टीरिया का अपशिष्ट उत्पाद। एक तरह से या किसी अन्य, कार्रवाई का परिणाम लक्ष्य ऊतकों की संबंधित संरचना को एक महत्वपूर्ण तापमान पर लाना है, जिस पर यह स्वयं और / या आसपास के ऊतकों में अपरिवर्तनीय परिवर्तन होते हैं। स्रोत का उपयोग करके लक्ष्य ऊतक संरचनाओं के चयनात्मक तापन की प्रक्रिया विस्तृत श्रृंखलाविकिरण को चयनात्मक फोटोथर्मोलिसिस कहा जाता है।

नैनोटेक्नोलॉजी के उपयोग के साथ चयनात्मक फोटोथर्मोलिसिस के सिद्धांत के आधार पर, आंशिक फोटोथर्मोलिसिस (फ्रैक्सेल) के लिए एक नई अत्यधिक कुशल प्रक्रिया विकसित की गई है। यह त्वचा की गुणवत्ता में सुधार करता है, अवांछित रंजकता और झुर्रियों को दूर करता है, चेहरे, गर्दन और डायकोलेट के ऊतकों का उत्कृष्ट उत्थान प्रदान करता है। मुँहासे (मुँहासे के बाद के निशान) के परिणामों के उपचार में भिन्नात्मक फोटोथर्मोलिसिस के सत्रों द्वारा एक अच्छा परिणाम दिया जाता है। अन्य सुधार विधियों के विपरीत, फ्रैक्सेल प्रक्रिया आरामदायक और व्यावहारिक रूप से दर्द रहित है, और त्वरित पुनर्वास भी प्रदान करती है।

तो, एक विशाल उपकरण के रूप में लेजर के बारे में सामान्य विचार, इंजीनियर गारिन के हाइपरबोलाइड जैसा कुछ, गर्मियों में डूब गया है। एक कमरे के अपार्टमेंट के आकार के पहले रूबी लेजर के आविष्कार को 50 साल से अधिक समय बीत चुका है। और अब ये कॉम्पैक्ट चिकित्सा उपकरण हैं जो चिकित्सा और कॉस्मेटोलॉजी के सभी क्षेत्रों में काम करते हैं।

परिचय

1 लेजर और चिकित्सा में उनके आवेदन

2 लेज़रों के चिकित्सा और जैविक उपयोग की मुख्य दिशाएँ और उद्देश्य

3 चिकित्सा पद्धति में लेजर के आवेदन का भौतिक आधार

4 लेजर विकिरण सुरक्षा

5 जैविक ऊतकों में लेजर विकिरण का प्रवेश

6 जैविक ऊतकों के साथ लेजर विकिरण की बातचीत के रोगजनक तंत्र

लेजर बायोस्टिम्यूलेशन के 7 तंत्र

प्रतिक्रिया दें संदर्भ

परिचय

पिछली शताब्दी के अंत तक एक "आदर्श" स्केलपेल बनाने का प्रयास, जब तथाकथित इलेक्ट्रिक चाकू को डिजाइन किया गया था, जो उच्च आवृत्ति धाराओं का उपयोग करता है। अधिक उन्नत संस्करणों में यह उपकरण वर्तमान में विभिन्न विशिष्टताओं के सर्जनों द्वारा काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, अनुभव के संचय के साथ, "इलेक्ट्रोसर्जरी" के नकारात्मक पहलुओं का पता चला था, जिनमें से मुख्य चीरा के क्षेत्र में ऊतकों के थर्मल जलने का क्षेत्र बहुत बड़ा है। यह ज्ञात है कि जला क्षेत्र जितना चौड़ा होगा, सर्जिकल घाव उतना ही खराब होगा। इसके अलावा, इलेक्ट्रिक चाकू का उपयोग करते समय, रोगी के शरीर को विद्युत सर्किट में शामिल करना आवश्यक हो जाता है। इलेक्ट्रोसर्जिकल उपकरण एक ऑपरेशन के दौरान शरीर की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और निगरानी उपकरणों के संचालन पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं। क्रायोसर्जिकल उपकरण भी महत्वपूर्ण ऊतक क्षति का कारण बनते हैं, उपचार प्रक्रिया को ख़राब करते हैं। क्रायोस्केलपेल के साथ ऊतक विच्छेदन की गति बहुत कम है। वास्तव में, यह विच्छेदन नहीं है, बल्कि ऊतक विनाश है। प्लाज्मा स्केलपेल का उपयोग करते समय एक महत्वपूर्ण जला क्षेत्र भी देखा जाता है। यदि हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि लेजर बीम ने हेमोस्टैटिक गुणों का उच्चारण किया है, साथ ही ब्रोन्किओल्स, पित्त नलिकाओं और अग्नाशयी नलिकाओं को सील करने की क्षमता है, तो सर्जरी में लेजर तकनीक का उपयोग बेहद आशाजनक हो जाता है। सर्जरी में लेज़रों के उपयोग के कुछ संक्षेप में सूचीबद्ध लाभ मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड लेज़रों (CO2 लेज़र) से संबंधित हैं। उनके अलावा, लेज़रों का उपयोग दवा में किया जाता है जो अन्य सिद्धांतों और अन्य काम करने वाले पदार्थों पर काम करते हैं। जैविक ऊतकों पर कार्य करते समय इन लेज़रों में मौलिक रूप से भिन्न गुण होते हैं और इनका उपयोग अपेक्षाकृत संकीर्ण संकेतों के लिए किया जाता है, विशेष रूप से हृदय शल्य चिकित्सा में, ऑन्कोलॉजी में, त्वचा के सर्जिकल रोगों और दृश्य श्लेष्मा झिल्ली आदि के उपचार के लिए।

1 लेजर और चिकित्सा में उनके आवेदन

लेजर प्रकाश स्रोत हैं जो समान आवृत्ति वाले विकिरण फोटॉनों के प्रभाव में उत्तेजित परमाणुओं या अणुओं द्वारा फोटॉन के उत्तेजित (उत्तेजित, प्रेरित) उत्सर्जन की प्रक्रिया के आधार पर संचालित होते हैं। इस प्रक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उत्तेजित उत्सर्जन से उत्पन्न होने वाला फोटॉन बाहरी फोटॉन के समान होता है जो आवृत्ति, चरण, दिशा और ध्रुवीकरण में इसकी उपस्थिति का कारण बनता है। यह क्वांटम जनरेटर के अद्वितीय गुणों को निर्धारित करता है: अंतरिक्ष और समय में विकिरण की उच्च सुसंगतता, उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी, विकिरण बीम की संकीर्ण दिशा, शक्ति प्रवाह की विशाल एकाग्रता और बहुत छोटी मात्रा में ध्यान केंद्रित करने की क्षमता। लेजर विभिन्न सक्रिय मीडिया के आधार पर बनाए जाते हैं: गैसीय, तरल या ठोस। वे तरंग दैर्ध्य की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं - 100 एनएम (पराबैंगनी प्रकाश) से 1.2 माइक्रोन (इन्फ्रारेड विकिरण) तक - और निरंतर और स्पंदित दोनों मोड में काम कर सकते हैं।

तीन मूलभूत भौतिक विचारों के कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप लेज़रों का निर्माण संभव हो गया: उत्तेजित उत्सर्जन, परमाणुओं के ऊर्जा स्तरों की थर्मोडायनामिक रूप से गैर-संतुलन उलटा आबादी का निर्माण, और सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग।

उत्तेजित अणु (परमाणु) ल्यूमिनेसेंस फोटॉन उत्सर्जित करने में सक्षम हैं। यह उत्सर्जन एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया है। यह समय में यादृच्छिक और अराजक है, प्रसार और ध्रुवीकरण की दिशा में आवृत्ति (विभिन्न स्तरों के बीच संक्रमण हो सकता है)। एक और विकिरण - उत्तेजित या प्रेरित - एक उत्तेजित अणु के साथ एक फोटॉन की बातचीत से उत्पन्न होता है, यदि फोटॉन ऊर्जा संबंधित ऊर्जा स्तरों के बीच के अंतर के बराबर है। उत्तेजित (प्रेरित) विकिरण के मामले में, प्रति सेकंड संक्रमणों की संख्या एक ही समय में पदार्थ में प्रवेश करने वाले फोटॉनों की संख्या पर निर्भर करती है, अर्थात प्रकाश की तीव्रता पर, साथ ही साथ उत्तेजित अणुओं की संख्या पर भी। दूसरे शब्दों में, संबंधित उत्तेजित ऊर्जा राज्यों की जनसंख्या जितनी अधिक होगी, मजबूर संक्रमणों की संख्या उतनी ही अधिक होगी।

दूसरा विचार, जिसे लेज़र बनाते समय महसूस किया जाता है, वह है थर्मोडायनामिक रूप से नोइक्विलिब्रियम सिस्टम बनाना, जिसमें बोल्ट्ज़मैन के नियम के विपरीत, निचले स्तर की तुलना में उच्च स्तर पर अधिक कण होते हैं। माध्यम की वह अवस्था जिसमें कम से कम दो ऊर्जा स्तरों के लिए यह पता चलता है कि उच्च ऊर्जा वाले कणों की संख्या कम ऊर्जा वाले कणों की संख्या से अधिक है, स्तरों की उलटी आबादी वाली अवस्था कहलाती है, और माध्यम को कहा जाता है सक्रिय। यह सक्रिय माध्यम है, जिसमें फोटॉन उत्साहित परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं, जिससे प्रेरित (उत्तेजित) विकिरण के क्वांटा के उत्सर्जन के साथ निचले स्तर पर उनका मजबूर संक्रमण होता है, जो कि लेजर का काम करने वाला पदार्थ है। स्तरों की व्युत्क्रम जनसंख्या वाला राज्य औपचारिक रूप से T . के लिए बोल्ट्ज़मान वितरण से प्राप्त किया जाता है< О К, поэтому иногда называется состоянием с «отрицательной» температурой. По мере распространения света в активной сред интенсивность его возрастает, имеет место явление, обратное поглощению, т. е. усиление света. Это означает, что в законе Бугера kX < 0, поэтому инверсная населенность соответствует среде с отрицательным показателем поглощения.

माइक्रोवेव रेंज (मेसर) में पहला ऐसा जनरेटर 1955 में स्वतंत्र रूप से सोवियत वैज्ञानिकों एनजी बसोई और एएम प्रोखोरोव और अमेरिकी वैज्ञानिकों - सी। टाउन्स और अन्य द्वारा डिजाइन किया गया था। चूंकि इस उपकरण का संचालन अणुओं के उत्तेजित उत्सर्जन पर आधारित था। अमोनिया, तब जनरेटर को आणविक नाम दिया गया था।

1960 में, विकिरण की दृश्य सीमा में पहला क्वांटम जनरेटर बनाया गया था - एक रूबी क्रिस्टल के साथ एक काम करने वाले पदार्थ (सक्रिय माध्यम) के रूप में एक लेजर। उसी वर्ष, एक हीलियम-नियॉन गैस लेजर बनाया गया था। वर्तमान में बनाए गए सभी प्रकार के लेज़रों को काम करने वाले पदार्थ के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है: वे गैस, तरल, अर्धचालक और ठोस-अवस्था वाले लेज़रों के बीच अंतर करते हैं। लेजर के प्रकार के आधार पर, एक उल्टे आबादी को बनाने के लिए ऊर्जा को अलग-अलग तरीकों से संप्रेषित किया जाता है: बहुत तीव्र प्रकाश के साथ उत्तेजना - "ऑप्टिकल पंपिंग", एक इलेक्ट्रिक गैस डिस्चार्ज के साथ, सेमीकंडक्टर लेजर में - एक विद्युत प्रवाह के साथ। चमक की प्रकृति से, लेज़रों को स्पंदित और निरंतर में विभाजित किया जाता है।

प्रकाश किरण की संकीर्णता और इसके कम विचलन ने पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी (प्राप्त सटीकता लगभग दस सेंटीमीटर), शुक्र और बुध की घूर्णन गति आदि को मापने के लिए लेजर का उपयोग करना संभव बना दिया।

कम-तीव्रता वाले लेजर वे होते हैं जो सीधे विकिरण के दौरान ऊतक पर ध्यान देने योग्य विनाशकारी प्रभाव पैदा नहीं करते हैं। स्पेक्ट्रम के दृश्य और पराबैंगनी क्षेत्रों में, उनके प्रभाव फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के कारण होते हैं और सामान्य, असंगत स्रोतों से प्राप्त मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के कारण होने वाले प्रभावों से भिन्न नहीं होते हैं। इन मामलों में, लेज़र केवल सुविधाजनक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत हैं जो सटीक स्थानीयकरण और एक्सपोज़र की खुराक प्रदान करते हैं। उदाहरणों में ट्रॉफिक अल्सर, कोरोनरी हृदय रोग, आदि के उपचार के लिए हीलियम-नियॉन लेजर से प्रकाश का उपयोग, साथ ही क्रिप्टन और अन्य लेजर फोटोडायनामिक थेरेपी में ट्यूमर को फोटोकैमिकल क्षति के लिए शामिल हैं।

2एचवी = ई टी - ई के,

हालांकि, अगर प्रकाश की तीव्रता बढ़ जाती है, तो दो-फोटॉन अवशोषण संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, लगभग 266 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ उच्च-तीव्रता स्पंदित लेजर विकिरण के साथ डीएनए समाधानों के विकिरण के कारण γ-विकिरण के कारण डीएनए अणुओं का आयनीकरण हुआ। कम आयनीकरण तीव्रता के साथ पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने का कारण नहीं था। यह पाया गया कि पिकोसेकंड (पल्स अवधि 30 पीएस) या नैनोसेकंड (10 एनएस) दालों के साथ न्यूक्लिक एसिड या उनके ठिकानों के जलीय घोलों का विकिरण 106 डब्ल्यू / सेमी 2 से ऊपर की तीव्रता के साथ इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण का कारण बना, जो अणुओं के आयनीकरण में समाप्त हो गया। पिकोसेकंड दालों (चित्र 4, ए) में, उच्च इलेक्ट्रॉनिक स्तरों की जनसंख्या योजना (एस 0 -> एस 1 -> एस एन) के अनुसार हुई, और एचवी एचवी नैनोसेकंड दालों (छवि 4, बी) के अनुसार - के अनुसार योजना के लिए (एस 0 -> एस 1 - टी जी -> टी पी)। दोनों ही मामलों में, अणुओं को आयनीकरण ऊर्जा से अधिक ऊर्जा प्राप्त हुई।

जब विकिरण उच्च-तीव्रता केंद्रित लेजर से आता है, तो उत्पन्न गर्मी की मात्रा बड़ी होती है, ऊतक में तापमान ढाल होता है। बीम की घटना के स्थान पर, ऊतक वाष्पित हो जाता है, आस-पास के क्षेत्रों में कार्बोनाइजेशन और जमावट होता है (चित्र 6)। Photoevaporation ऊतक परत को परत दर परत हटाने या काटने की एक विधि है। जमावट के परिणामस्वरूप, वाहिकाओं को सील कर दिया जाता है और रक्तस्राव बंद हो जाता है। इस प्रकार, जैविक ऊतकों को काटने के लिए सर्जिकल स्केलपेल के रूप में लगभग 2 10 3 डब्ल्यू / सेमी 2 की शक्ति के साथ एक निरंतर सी0 2 लेजर () की एक केंद्रित बीम का उपयोग किया जाता है।

तीव्रता (10 डब्ल्यू / सेमी और अधिक) में और वृद्धि के साथ, एक और प्रक्रिया संभव है - "ऑप्टिकल ब्रेकडाउन"। इस घटना में यह तथ्य शामिल है कि, लेजर विकिरण के विद्युत क्षेत्र की बहुत अधिक तीव्रता (अंतर-परमाणु विद्युत क्षेत्रों की तीव्रता के बराबर) के कारण, आयनीकरण का मामला, एक प्लाज्मा बनता है और यांत्रिक सदमे तरंगें उत्पन्न होती हैं। ऑप्टिकल ब्रेकडाउन को सामान्य अर्थों में पदार्थ द्वारा प्रकाश क्वांटा के अवशोषण की आवश्यकता नहीं होती है; यह पारदर्शी मीडिया में देखा जाता है, उदाहरण के लिए, हवा में।

2 लेज़रों के चिकित्सा और जैविक उपयोग की मुख्य दिशाएँ और उद्देश्य

लेजर के चिकित्सा और जैविक अनुप्रयोग में आधुनिक प्रवृत्तियों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है।पहला शोध उपकरण के रूप में लेजर विकिरण का उपयोग है। इस मामले में, लेजर वर्णक्रमीय अध्ययन, लेजर माइक्रोस्कोपी, होलोग्राफी, आदि में एक अद्वितीय प्रकाश स्रोत की भूमिका निभाता है। दूसरा समूह जैविक वस्तुओं को प्रभावित करने के लिए एक उपकरण के रूप में लेजर का उपयोग करने का मुख्य तरीका है। इस तरह के तीन प्रकार के प्रभाव को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

पहला प्रकार 10 5 डब्ल्यू / एम 2 के क्रम की शक्ति घनत्व पर स्पंदित या निरंतर लेजर विकिरण के साथ पैथोलॉजिकल फोकस के ऊतकों पर प्रभाव है, जो गहरे निर्जलीकरण, ऊतकों के वाष्पीकरण और उनमें एक दोष की उपस्थिति के लिए अपर्याप्त है। . इस प्रकार का एक्सपोजर, विशेष रूप से, त्वचाविज्ञान और ऑन्कोलॉजी में लेजर के उपयोग से पैथोलॉजिकल ऊतक संरचनाओं को विकिरणित करने के लिए मेल खाता है, जो उनके जमावट की ओर जाता है। दूसरा प्रकार ऊतक विच्छेदन है, जब, निरंतर या आवृत्ति-आवधिक (उच्च आवृत्ति के साथ आने वाली दालों) क्रिया के लेजर विकिरण के प्रभाव में, ऊतक का एक हिस्सा वाष्पित हो जाता है और उसमें एक दोष होता है। इस मामले में, विकिरण शक्ति घनत्व परिमाण के दो आदेशों (10 7 डब्ल्यू / एम 2) और अधिक द्वारा जमावट के लिए उपयोग किए जाने वाले से अधिक हो सकता है। इस प्रकार का एक्सपोजर सर्जरी में लेजर के उपयोग से मेल खाता है। तीसरा प्रकार कम-ऊर्जा विकिरण के ऊतकों और अंगों पर प्रभाव (इकाइयों या दसियों वाट प्रति .) है वर्ग मीटर), जो आमतौर पर स्पष्ट रूपात्मक परिवर्तनों का कारण नहीं बनता है, लेकिन शरीर में कुछ जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तनों की ओर जाता है, अर्थात, एक फिजियोथेरेप्यूटिक प्रकार का प्रभाव। इस प्रकार में धीमी घाव प्रक्रियाओं, ट्राफिक अल्सर आदि के मामले में बायोस्टिम्यूलेशन के उद्देश्य से हीलियम-नियॉन लेजर का उपयोग शामिल होना चाहिए।

लेजर विकिरण की जैविक क्रिया के तंत्र का अध्ययन करने का कार्य उन प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए कम हो जाता है जो विकिरण के कारण होने वाले अभिन्न प्रभावों को रेखांकित करते हैं: शरीर में ऊतक जमावट, विच्छेदन, बायोस्टिम्यूलेशन शिफ्ट।

3 चिकित्सा पद्धति में लेजर के आवेदन का भौतिक आधार

लेज़रों के संचालन का सिद्धांत उत्सर्जक के कार्यशील माध्यम की मात्रा में होने वाली क्वांटम यांत्रिक प्रक्रियाओं पर आधारित है, जिसकी व्याख्या क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा दी गई है - भौतिकी का एक क्षेत्र जो इलेक्ट्रॉनों के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की बातचीत का अध्ययन करता है। काम करने वाले माध्यम के परमाणु और अणु।

क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स के सिद्धांतों के अनुसार, अपनी आंतरिक गति की प्रक्रिया में कोई भी परमाणु प्रणाली ऊर्जा के कुछ मूल्यों के साथ राज्यों में होती है, जिसे क्वांटम कहा जाता है, अर्थात इसने ऊर्जा के मूल्यों को सख्ती से परिभाषित (असतत) किया है। इन ऊर्जा मूल्यों का समुच्चय परमाणु प्रणाली के ऊर्जा स्पेक्ट्रम का निर्माण करता है।

बाहरी उत्तेजना की अनुपस्थिति में, परमाणु प्रणाली एक ऐसी स्थिति में चली जाती है जिसमें इसकी आंतरिक ऊर्जा न्यूनतम होती है। बाहरी उत्तेजना के साथ, उच्च ऊर्जा वाले राज्यों में परमाणु के संक्रमण के साथ ऊर्जा के एक हिस्से के अवशोषण के साथ अंतिम ई एम और प्रारंभिक ई राज्यों की ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर होता है। यह प्रक्रिया इस प्रकार लिखी गई है:

एम - ई एन = एनवी एमएन, (1)

जहां वी एमएन राज्य एन से राज्य एम में संक्रमण की आवृत्ति है; h प्लैंक नियतांक है।

एक नियम के रूप में, एक उत्तेजित अवस्था में एक परमाणु का औसत निवास समय (जीवनकाल) छोटा होता है और एक उत्तेजित परमाणु एक निर्धारित ऊर्जा के साथ प्रकाश की मात्रा (फोटॉन) का उत्सर्जन करते हुए, कम ऊर्जा वाली अवस्था में (अनायास) गुजरता है। सूत्र द्वारा (1)। स्वतःस्फूर्त संक्रमणों के दौरान, परमाणु एक दूसरे से जुड़े नहीं, बल्कि अव्यवस्थित रूप से प्रकाश क्वांटा उत्सर्जित करते हैं। वे सभी दिशाओं में समान रूप से उड़ते हैं। गर्म पिंडों की चमक के दौरान सहज संक्रमण की प्रक्रिया देखी जाती है, उदाहरण के लिए, गरमागरम लैंप, आदि। ऐसा विकिरण गैर-मोनोक्रोमैटिक है।

जब एक उत्तेजित परमाणु बाहरी विकिरण के साथ संपर्क करता है, जिसकी आवृत्ति एक उच्च ऊर्जा वाले राज्य से कम ऊर्जा वाले राज्य में एक परमाणु के संक्रमण की आवृत्ति से मेल खाती है, तो एक संभावना होती है (अधिक से अधिक तीव्रता जितनी अधिक होगी) बाहरी विकिरण), कि यह बाहरी विकिरण परमाणु को कम ऊर्जा वाले राज्य में स्थानांतरित कर देगा। इस मामले में, परमाणु समान आवृत्ति v mn, चरण, प्रसार की दिशा और ध्रुवीकरण वाले प्रकाश की मात्रा का उत्सर्जन करता है, जो इस संक्रमण को मजबूर करने वाले बाहरी विकिरण की मात्रा के रूप में होता है।

ऐसे संक्रमणों को मजबूर (प्रेरित) कहा जाता है। यह उत्तेजित विकिरण की उपस्थिति है जो ऑप्टिकल क्वांटम ऑसिलेटर्स-लेजर में सुसंगत विकिरण उत्पन्न करना संभव बनाता है।

अब आइए विचार करें कि क्या होगा जब प्रकाश एक प्रणाली के माध्यम से फैलता है जिसमें ऊर्जा ई टी और ई एन के साथ परमाणु होते हैं (निश्चितता के लिए, हम ई एम> एन लेंगे)। ऊर्जा E g वाले परमाणुओं की संख्या N m और ऊर्जा E n -N वाले परमाणुओं की संख्या द्वारा निरूपित की जाएगी। संख्या N m और N को आमतौर पर क्रमशः ऊर्जा E w और E n वाले स्तरों की जनसंख्या कहा जाता है।

प्राकृतिक परिस्थितियों में, किसी भी तापमान मान के लिए निचले स्तर की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर पर कम कण होते हैं। इसलिए, किसी भी गर्म शरीर के लिए एक नकारात्मक मूल्य है और, सूत्र (2) के अनुसार, पदार्थ में प्रकाश का प्रसार इसके कमजोर होने के साथ होता है। प्रकाश को बढ़ाने के लिए, आपके पास N m> N n होना चाहिए। पदार्थ की इस अवस्था को जनसंख्या व्युत्क्रमण वाला राज्य कहा जाता है। इस मामले में, पदार्थ के माध्यम से प्रकाश का प्रसार उत्तेजित परमाणुओं की ऊर्जा के कारण इसके प्रवर्धन के साथ होता है।

इस प्रकार, विकिरण प्रवर्धन प्रक्रिया के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि ऊपरी संक्रमण स्तर की जनसंख्या निचले स्तर से अधिक हो।

जनसंख्या उलटा बनाने के लिए, विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है, जिसमें उत्तेजना के बाहरी स्रोत का उपयोग करना शामिल होता है।

जनसंख्या व्युत्क्रमण के साथ एक परमाणु प्रणाली को आमतौर पर एक सक्रिय माध्यम के रूप में जाना जाता है। विकिरण उत्पन्न करने के लिए, प्रतिक्रिया की समस्या को हल करना आवश्यक है। सक्रिय माध्यम को एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र में रखा जाता है, जिसमें सबसे सरल मामले में दो परस्पर समानांतर समतल दर्पण होते हैं, जो सक्रिय माध्यम को दो विपरीत पक्षों से सीमित करते हैं। इस मामले में, गुंजयमान यंत्र दर्पणों में से एक आंशिक रूप से पीढ़ी विकिरण को प्रसारित करता है और इसके माध्यम से विकिरण को गुंजयमान यंत्र से हटा दिया जाता है, और दूसरा दर्पण पूरी तरह से घटना विकिरण को दर्शाता है।

एक गुंजयमान यंत्र में लेसिंग के विकास का प्रतिनिधित्व किया जाता है निम्नलिखित नुसार... कार्यशील माध्यम में उत्तेजना के बाहरी स्रोत द्वारा जनसंख्या उलटाव के निर्माण के बाद, केवल विकिरण जो गुंजयमान यंत्र की धुरी के साथ फैलता है वह पीढ़ी प्रक्रिया के विकास में भाग लेगा। यह विकिरण, गुंजयमान यंत्र के पूरी तरह से परावर्तित दर्पण की सतह तक पहुँचकर और उससे परावर्तित होकर, फिर से सक्रिय माध्यम में प्रवेश करता है और इसमें प्रसार करता है, मजबूर संक्रमणों के कारण प्रवर्धित होता है। गुंजयमान यंत्र के आंशिक रूप से परावर्तक दर्पण से परावर्तित होने के बाद, प्रवर्धित विकिरण का हिस्सा सक्रिय माध्यम में वापस आ जाता है और फिर से प्रवर्धित होता है, जबकि विकिरण का हिस्सा गुंजयमान यंत्र को छोड़ देता है। इसके अलावा, इन प्रक्रियाओं को कई बार दोहराया जाता है जब तक कि परमाणु प्रणाली के उत्तेजना का बाहरी स्रोत होता है।

विकिरण उत्पादन की प्रक्रिया स्थिर होने के लिए, यह आवश्यक है कि सक्रिय माध्यम में विकिरण का प्रवर्धन गुहा में एक डबल पास के लिए उसी पथ के साथ कुल विकिरण हानियों के बराबर या उससे अधिक होना चाहिए। कुल नुकसान में सक्रिय माध्यम में नुकसान और आंशिक रूप से प्रतिबिंबित दर्पण के माध्यम से गुंजयमान यंत्र से निकाले गए विकिरण शामिल हैं।

आधुनिक लेज़रों में, लेज़र बीम का विचलन कोण (9) कुछ चाप सेकंड से दसियों चाप मिनट तक परिमाण के क्रम में विवर्तन सीमा और सीमा तक पहुँच सकता है।

सक्रिय माध्यम की एक इकाई मात्रा से निकाली गई लेजर विकिरण शक्ति अंततः सक्रिय माध्यम की एक इकाई मात्रा को आपूर्ति किए गए बाहरी उत्तेजना स्रोत की शक्ति से निर्धारित होती है। लेजर विकिरण की अधिकतम कुल शक्ति (ऊर्जा) सक्रिय माध्यम की मात्रा और बाहरी उत्तेजना (पंप) स्रोत की अधिकतम शक्ति (ऊर्जा) के अनुपात में काफी विस्तृत सीमा के भीतर है।

लेजर विकिरण की मुख्य विशेषताएं, जो इसे चिकित्सा के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग के लिए आशाजनक बनाती हैं, उच्च प्रत्यक्षता, एकरूपता और ऊर्जा तीव्रता हैं।

लेजर विकिरण की उच्च प्रत्यक्षता इस तथ्य की विशेषता है कि मुक्त स्थान में इसके बीम का कोणीय विचलन दसियों चाप सेकंड में मापा गया मान तक पहुंचता है। इससे बीम में लेजर विकिरण को इसके व्यास में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना काफी दूरी पर प्रसारित करना संभव हो जाता है। स्पंदित और निरंतर लेजर विकिरण दोनों की उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी और प्रत्यक्षता इसे लेजर के विकिरण तरंग दैर्ध्य के अनुरूप स्पॉट में केंद्रित करना संभव बनाती है। इस तरह के एक तेज ध्यान से बायोमेडिकल वस्तुओं को विकिरणित करना संभव हो जाता है जीवकोषीय स्तर... इसके अलावा, इस तरह के फोकस से कम लेजर विकिरण ऊर्जा पर आवश्यक चिकित्सीय प्रभाव प्राप्त करना संभव हो जाता है। प्रकाश के प्रति संवेदनशील जैविक वस्तुओं के प्रसंस्करण के लिए लेजर विकिरण का उपयोग करते समय उत्तरार्द्ध विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

2. लेजर बीम के विचलन का कोण (6)।

1 - अपारदर्शी दर्पण, 2 - अर्धपारदर्शी दर्पण, 3 - लेजर प्रकाश पुंज।

उच्च शक्तियों और विकिरण ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित करने से जैविक ऊतक के वाष्पीकरण और चीरा की अनुमति मिलती है, जिसके कारण सर्जरी में लेजर का उपयोग होता है।

उन वस्तुओं के लिए जो प्रकाश के प्रति असंवेदनशील हैं ( घातक ट्यूमर), बड़े क्षेत्रों में शक्तिशाली विकिरण के साथ विकिरण करना संभव है।

सभी मामलों में, जैविक ऊतकों पर लेजर विकिरण के प्रभाव की प्रकृति तरंग दैर्ध्य, शक्ति घनत्व और विकिरण मोड पर निर्भर करती है - निरंतर या स्पंदित।

स्पेक्ट्रम के लाल और अवरक्त क्षेत्रों में विकिरण, जब जैविक ऊतकों द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो गर्मी में परिवर्तित हो जाता है, जिसे पदार्थ के वाष्पीकरण, ध्वनिक कंपन उत्पन्न करने और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनने पर खर्च किया जा सकता है।

स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में विकिरण, थर्मल प्रभावों के अलावा, फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की उत्तेजना के लिए स्थितियां प्रदान करता है। इस प्रकार, हीलियम-नियॉन लेजर (विकिरण तरंग दैर्ध्य 0.63 माइक्रोन) के कम-तीव्रता वाले विकिरण के उपयोग का नैदानिक रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिससे ट्रॉफिक और प्यूरुलेंट घावों, अल्सर, आदि के त्वरित उपचार की ओर अग्रसर होता है। हालांकि, इस प्रकार की क्रिया का तंत्र विकिरण के बारे में पूरी तरह से समझा नहीं गया है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि इस दिशा में अनुसंधान नैदानिक अभ्यास में इस प्रकार के विकिरण के अधिक प्रभावी और सार्थक अनुप्रयोग में योगदान देगा।

विकिरण के निरंतर मोड में काम करने वाले लेज़रों का उपयोग करते समय, प्रमुख प्रभाव थर्मल प्रभाव होता है, जो जमावट प्रभाव में मध्यम शक्ति के स्तर पर और जैविक ऊतक वाष्पीकरण के प्रभाव में उच्च शक्तियों पर प्रकट होता है।

स्पंदित मोड में, जैविक वस्तुओं पर विकिरण का प्रभाव अधिक जटिल होता है। यहां जीवित ऊतक के साथ विकिरण की बातचीत विस्फोटक है और दोनों थर्मल (जमावट, वाष्पीकरण) प्रभावों के साथ है, और जैविक ऊतक में संपीड़न और दुर्लभ तरंगों का गठन, जैविक ऊतक में गहराई से फैलता है। उच्च शक्ति घनत्व पर, जैविक ऊतक परमाणुओं का आयनीकरण संभव है।

इस प्रकार, लेजर विकिरण के मापदंडों में अंतर तंत्र और बातचीत के परिणामों में अंतर की ओर जाता है, विभिन्न चिकित्सा समस्याओं को हल करने के लिए गतिविधि के एक विस्तृत क्षेत्र के साथ लेजर प्रदान करता है।

वर्तमान में, लेजर का उपयोग शल्य चिकित्सा, ऑन्कोलॉजी, नेत्र विज्ञान, चिकित्सा, स्त्री रोग, मूत्रविज्ञान, न्यूरोसर्जरी के साथ-साथ नैदानिक उद्देश्यों के लिए चिकित्सा के ऐसे क्षेत्रों में किया जाता है।

सर्जरी में, लेजर बीम ने सार्वभौमिक स्केलपेल के रूप में व्यापक अनुप्रयोग पाया है, जो बिजली के चाकू से काटने और हेमोस्टैटिक गुणों में बेहतर है। जैविक ऊतकों के साथ एक लेजर स्केलपेल की बातचीत का तंत्र निम्नलिखित विशेषताओं की विशेषता है।

1. जैविक ऊतक के साथ उपकरण के सीधे यांत्रिक संपर्क की अनुपस्थिति, संचालित अंगों के संक्रमण के जोखिम को समाप्त करना और एक मुक्त संचालन क्षेत्र में संचालन सुनिश्चित करना।

2. विकिरण का हेमोस्टैटिक प्रभाव, जो रक्तस्रावी ऊतकों से रक्तस्राव को रोकने के लिए व्यावहारिक रूप से रक्तहीन चीरों को प्राप्त करना संभव बनाता है।

3. विकिरण का आंतरिक स्टरलाइज़िंग प्रभाव, जो घाव के संक्रमण का मुकाबला करने का एक सक्रिय साधन है, जो पश्चात की अवधि में जटिलताओं को रोकता है।

4. लेजर विकिरण के मापदंडों को नियंत्रित करने की संभावना, जैविक ऊतकों के साथ विकिरण की बातचीत में विभिन्न प्रभावों को प्राप्त करने की अनुमति देती है।

5. आस-पास के ऊतकों पर न्यूनतम प्रभाव।

सर्जरी में मौजूद विभिन्न प्रकार की समस्याओं के कारण विभिन्न मापदंडों और विकिरण मोड के साथ लेजर का उपयोग करने की संभावनाओं का व्यापक अध्ययन आवश्यक हो गया।

शल्य चिकित्सा में, एक हल्के स्केलपेल के रूप में, गैस कार्बन डाइऑक्साइड लेजर (विकिरण तरंगदैर्ध्य 10.6 माइक्रोन), 100 वाट तक की विकिरण शक्ति के साथ स्पंदित और निरंतर मोड में काम कर रहे हैं, जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

CO2 लेजर से विकिरण की क्रिया के तंत्र में लेजर विकिरण के मजबूत अवशोषण के कारण जैविक ऊतक को गर्म करना शामिल है। इस विकिरण की प्रवेश गहराई 50 माइक्रोन से अधिक नहीं होती है। विकिरण शक्ति घनत्व के आधार पर, इसका प्रभाव जैविक ऊतक के चीरे या सतह के जमाव के प्रभावों में प्रकट होता है।

ऊतक चीरा इसकी परत-दर-परत वाष्पीकरण के कारण एक केंद्रित लेजर बीम के साथ किया जाता है। इस मामले में वॉल्यूमेट्रिक पावर घनत्व कई सौ किलोवाट प्रति 1 सेमी 3 तक पहुंच जाता है। सतही ऊतक जमावट को कई सौ वाट प्रति 1 सेमी 3 के थोक घनत्व पर विकेंद्रित लेजर विकिरण के संपर्क में लाकर प्राप्त किया जाता है।

20 डब्ल्यू की लेजर विकिरण शक्ति के साथ, 1 मिमी का एक केंद्रित लेजर बीम व्यास (2.5 किलोवाट / सेमी 2 की सतह शक्ति घनत्व) और 50 माइक्रोन की विकिरण प्रवेश गहराई, जैविक ऊतक को गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली लेजर विकिरण शक्ति की मात्रा घनत्व 500 किलोवाट / सेमी 3 तक पहुंचता है। लेजर विकिरण का इतना उच्च वॉल्यूमेट्रिक पावर घनत्व लेजर बीम के क्षेत्र में जैविक ऊतक के तेजी से ताप और विनाश को सुनिश्चित करता है। इस मामले में, जैविक ऊतक पहले तरल के वाष्पीकरण और ठोस चरणों के कार्बोनाइजेशन के साथ विघटित होता है। 200-220 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में जैविक ऊतक का पूर्ण कार्बोनाइजेशन मनाया जाता है। जैविक ऊतक का कार्बोनेटेड फ्रेम 400-450 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक मौजूद होता है और तापमान में और वृद्धि के साथ यह जल जाता है। कार्बोनेटेड ढांचे के दहन के दौरान, गैसीय दहन उत्पादों का तापमान 800-1000 डिग्री सेल्सियस होता है।

कट की गहराई जैविक ऊतक विनाश परत की सीमाओं की गति की दर से निर्धारित होती है जो इसमें गहरी होती है। इस मामले में, निर्दिष्ट सीमा की गति की गति कट लाइन के साथ लेजर बीम के फोकस बिंदु की गति पर निर्भर करती है। कट लाइन के साथ फोकस बिंदु जितनी धीमी गति से चलता है, कट उतना ही गहरा होता है, और इसके विपरीत।

= 10.6 माइक्रोन के साथ विकिरण के विपरीत, वाईएजी-एनडी लेजर विकिरण में जैविक ऊतकों में अधिक से अधिक प्रवेश गहराई का परिमाण होता है, जो निस्संदेह बड़े के जमावट के लिए एक अनुकूल कारक है। रक्त वाहिकाएंबड़े पैमाने पर रक्तस्राव के साथ-साथ गहरे बैठे ट्यूमर के विनाश के लिए।

इस प्रकार, YAG-Nd लेजर के विकिरण में एक स्पष्ट जमावट होता है (इस लेजर के विकिरण का काटने का प्रभाव CO2 लेजर से काफी कम होता है), जो इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग के क्षेत्र को निर्धारित करता है।

4 लेजर विकिरण सुरक्षा

लेजर सिस्टम के साथ काम करते समय, अनियंत्रित प्रत्यक्ष और बिखरी हुई लेजर विकिरण मानव शरीर (रोगी, चिकित्सा कर्मियों) के लिए एक संभावित खतरा बन जाती है। यह लेजर सिस्टम के साथ काम करने वाले ऑपरेटर की आंखों की रोशनी के लिए सबसे बड़ा खतरा है। हालांकि, स्केलपेल -1, रोमाश्का -1, रोमाश्का -2 प्रतिष्ठानों से निरंतर कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के बिखरे हुए अवरक्त लेजर विकिरण पूरी तरह से आंसू द्रव और आंख के कॉर्निया की परतों द्वारा बनाए रखा जाता है और फंडस तक नहीं पहुंचता है। . चूंकि लेजर विकिरण की प्रवेश गहराई 50 माइक्रोन से अधिक नहीं होती है, इसकी लगभग 70% ऊर्जा लैक्रिमल द्रव द्वारा और लगभग 30% कॉर्निया द्वारा अवशोषित की जाती है।

उच्च-तीव्रता वाले कार्बन डाइऑक्साइड लेजर विकिरण, विशेष रूप से अगर इसे केंद्रित किया जाता है, तो शरीर के खुले हिस्सों - हाथों और चेहरे की त्वचा को स्थानीय रूप से जलने से नुकसान हो सकता है। मानव शरीर पर लेजर विकिरण का प्रभाव केवल तभी प्रकट नहीं होता है जब विकिरण की तीव्रता एक सुरक्षित स्तर से नीचे होती है, जो निरंतर कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के लिए आंखों के लिए 0.1 W / cm 2 है। यह ज्ञात है कि एक नैदानिक सेटिंग में, आवश्यक नैदानिक प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, प्रत्यक्ष विकिरण के स्तर का उपयोग किया जाता है जो सुरक्षित स्तर से सैकड़ों और हजारों गुना अधिक होते हैं, इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड लेजर सिस्टम के साथ काम करते समय, कुछ सुरक्षात्मक उपाय मनाया जाना चाहिए।

एक कमरे में जहां कार्बन डाइऑक्साइड लेजर का उपयोग करके संचालन किया जाता है, यह सलाह दी जाती है कि दीवारों और छत को न्यूनतम परावर्तकता वाली सामग्री के साथ कवर किया जाए, a_ उपकरण और उपकरणों को चिकनी चमकदार सतहों के साथ इस तरह से रखा जाना चाहिए कि किसी भी परिस्थिति में प्रत्यक्ष बीम उन पर गिर सकता है, या उन्हें मैट डार्क सतहों के साथ स्क्रीन से दूर कर सकता है। उस कमरे में प्रवेश करने से पहले जहां इकाई स्थित है, एक लाइट बोर्ड ("डू नॉट_इनपुट" __ "लेजर ऑन") स्थापित किया जाना चाहिए, जिसे लेजर ऑपरेशन के दौरान चालू किया जाना चाहिए।

कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के प्रत्यक्ष या परावर्तित विकिरण से रोगियों और कर्मियों की आंखों की सुरक्षा को साधारण ऑप्टिकल ग्लास से बने चश्मे द्वारा मज़बूती से गारंटी दी जाती है। यह वांछनीय है कि चश्मा इस तरह से निर्मित किया जाता है कि फ्रेम और चेहरे के बीच के स्लॉट के माध्यम से लेजर विकिरण के प्रवेश की संभावना को बाहर रखा जाता है और एक विस्तृत क्षेत्र प्रदान किया जाता है। आंखों के लेजर विकिरण के सीधे संपर्क को रोकने के लिए सर्जिकल प्रक्रिया के लेजर चरण के दौरान ही चश्मा पहना जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के साथ काम करते समय, लेजर सर्जिकल उपकरणों के उपयोग से उपकरणों से लेजर बीम के प्रतिबिंब के कारण सर्जन के हाथों और चेहरे की त्वचा को नुकसान होने का खतरा बढ़ जाता है। विशेष "ब्लैकनिंग" वाले उपकरणों का उपयोग करते समय यह खतरा तेजी से कम हो जाता है। "ब्लैकेनड" उपकरण 10.6 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ उन पर पड़ने वाले लगभग 90% लेजर विकिरण को अवशोषित करते हैं। अन्य उपकरण - रिट्रैक्टर, हेमोस्टैट्स, चिमटी, स्टेपलर - भी लेजर बीम को प्रतिबिंबित कर सकते हैं। हालांकि, एक अनुभवी सर्जन के हाथों में, इन उपकरणों पर लेजर बीम को निर्देशित किए बिना कोई भी सर्जिकल प्रक्रिया की जा सकती है। प्रत्यक्ष रूप से निर्देशित लेजर विकिरण के हिट होने पर ऑपरेटिंग सामग्री, नैपकिन, चादरें आदि के प्रज्वलन का भी खतरा होता है, इसलिए, इसके साथ काम करते समय, आइसोटोनिक सोडियम क्लोराइड समाधान में भिगोए गए नरम सामग्री का उपयोग करना आवश्यक है। प्रस्तावित लेजर उपचार का क्षेत्र। लेजर विकिरण उपकरणों और प्लास्टिक से बने उपकरणों की कार्रवाई के क्षेत्र से हटाने के लिए ऑपरेशन के लेजर चरण जो उच्च तापमान पर प्रज्वलित कर सकते हैं।

यह भी नहीं भूलना चाहिए कि लेजर सिस्टम भी एक ऐसा उपकरण है जो बिजली का उपयोग करता है। इस संबंध में, इसके साथ काम करते समय, उपभोक्ताओं के विद्युत प्रतिष्ठानों के संचालन के दौरान किए गए विद्युत सुरक्षा नियमों का पालन करना आवश्यक है।

लेजर सिस्टम के साथ काम करने वाले कर्मियों को विशेष रूप से प्रशिक्षित और योग्य होना चाहिए। लेजर विकिरण के साथ नियमित रूप से काम करने वाले सभी व्यक्तियों को, वर्ष में कम से कम एक बार, इसके संपर्क में आना चाहिए चिकित्सा परीक्षणएक नेत्र रोग विशेषज्ञ, एक चिकित्सक और एक न्यूरोपैथोलॉजिस्ट द्वारा परीक्षा सहित। इसके अलावा, आपको चाहिए नैदानिक विश्लेषणरक्त हीमोग्लोबिन के स्तर, ल्यूकोसाइट्स की संख्या और ल्यूकोसाइट सूत्र की जाँच के साथ। बेसिक लिवर फंक्शन टेस्ट भी किए जाते हैं।

उपरोक्त नियमों के सावधानीपूर्वक पालन से, मानव शरीर के अंगों, ऊतकों और जैविक वातावरण को नुकसान होने का व्यावहारिक रूप से कोई खतरा नहीं है। इसलिए, विभिन्न लेजर उपकरणों के साथ काम करने की 10 साल की अवधि में, जिन्होंने कुल मिलाकर कई हजार अलग-अलग ऑपरेशन किए हैं, हमने लेजर विकिरण से आंख और त्वचा के नुकसान के साथ-साथ स्वास्थ्य की स्थिति में बदलाव का एक भी मामला नहीं देखा है। संस्था के किसी भी कर्मचारी के लेजर प्रतिष्ठानों पर काम करने से संबंधित।

5 जैविक ऊतकों में लेजर विकिरण का प्रवेश

ऊतकों में विकिरण के प्रवेश को नियंत्रित करने वाले कानून सीधे लेजर विकिरण की जैविक क्रिया के तंत्र की समस्या से संबंधित हैं। विकिरण सीमित गहराई तक प्रवेश करने के कारणों में से एक जैविक ऊतकों द्वारा लेजर विकिरण का अवशोषण है, जो दुर्लभ अपवादों के साथ, एक अनिवार्य प्रारंभिक लिंक है जो विकिरणित जीव में विकसित होने वाले परिवर्तनों की श्रृंखला से पहले होता है। ऊतक में लेजर विकिरण के प्रवेश की गहराई व्यावहारिक दृष्टिकोण से बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह उन कारकों में से एक है जो सीमाओं को निर्धारित करते हैं। संभव आवेदनक्लिनिक में लेजर।

अवशोषण एकमात्र ऐसी प्रक्रिया नहीं है जो जैविक ऊतकों से गुजरते हुए लेजर विकिरण को क्षीण करती है। इसके साथ ही विकिरण के अवशोषण के साथ, कई अन्य भौतिक प्रक्रियाएं होती हैं, विशेष रूप से, दो मीडिया के बीच की सतह से प्रकाश का प्रतिबिंब, दो वैकल्पिक रूप से भिन्न मीडिया को अलग करने वाली सीमा से गुजरते समय अपवर्तन, ऊतक कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन, आदि। इस प्रकार , हम विकिरण के सामान्य क्षीणन के बारे में बात कर सकते हैं, जिसमें अवशोषण के अलावा, अन्य घटनाओं के कारण नुकसान और विकिरण का सही अवशोषण शामिल है। प्रकीर्णन की अनुपस्थिति में, माध्यम में अवशोषण दो मापदंडों की विशेषता है: अवशोषण क्षमता और अवशोषण गहराई। अवशोषण क्षमता को माध्यम में अवशोषित ऊर्जा और माध्यम की सतह पर विकिरण ऊर्जा घटना के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। यह अनुपात हमेशा 1 से कम होता है, क्योंकि विकिरण आंशिक रूप से इससे होकर गुजरता है। अवशोषण गहराई माध्यम में अवशोषित ऊर्जा के स्थानिक वितरण की विशेषता है। सरलतम मामले में (किसी पदार्थ में प्रकाश का घातीय क्षय), यह उस दूरी के बराबर है जिस पर माध्यम की सतह पर विकिरण शक्ति के संबंध में विकिरण शक्ति 2.718 गुना घट जाती है। अवशोषण गहराई के व्युत्क्रम को अवशोषण गुणांक कहा जाता है। इसका आयाम सेमी -1 है। यदि, अवशोषण के साथ, प्रकाश का प्रकीर्णन होता है, तो इन प्रक्रियाओं की संयुक्त क्रिया के परिणामस्वरूप, विकिरण को समय के एक कारक द्वारा क्षीणित किया जाता है, विकिरण के क्षीणन या प्रवेश की गहराई है, और इसका पारस्परिक क्षीणन गुणांक है, जिसका आयाम भी सेमी -1 है।

ऊतकों द्वारा लेजर विकिरण के अवशोषण के सैद्धांतिक विचार में, समस्या को सरल बनाने के लिए, यह माना जा सकता है कि विकिरण वस्तु की सपाट सतह पर एक समतल तरंग घटना है, और पूरे विकिरणित क्षेत्र में अवशोषण गुणांक समान है और प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर नहीं करता है। इस मामले में, बढ़ती गहराई के साथ विकिरण ऊर्जा (शक्ति) तेजी से घट जाएगी, और इसका वितरण समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:

पी = पी 0 क्स्प (1)

जहां पी गहराई पर विकिरण शक्ति है; आरओ ऊतक की सतह पर विकिरण घटना की शक्ति है; ऊतक का अवशोषण गुणांक है (हम ऊतक से प्रकाश के परावर्तन के कारण होने वाले नुकसान की उपेक्षा करते हैं)।

वास्तविक परिस्थितियों में, जब जैविक वस्तुओं को विकिरणित किया जाता है, तो ऊतक परत की मोटाई और अवशोषित ऊर्जा की मात्रा के बीच इस तरह के एक सरल संबंध का उल्लंघन होता है, उदाहरण के लिए, विकिरणित ऊतक के विभिन्न भागों के अवशोषण गुणांक में अंतर के कारण। तो, रेटिना के मेलेनिन कणिकाओं का अवशोषण गुणांक आसपास के ऊतक की तुलना में 1000 गुना अधिक है। यह देखते हुए कि प्रकाश अवशोषण एक आणविक प्रक्रिया है जो अंततः अणुओं की एकाग्रता पर निर्भर करती है जो विकिरण को अवशोषित करते हैं, सेलुलर और उप-कोशिकीय स्तरों पर अवशोषण की मात्रा काफी भिन्न हो सकती है, यहां तक कि ऑर्गेनेल से ऑर्गेनेल तक भी। अंत में, अवशोषण तरंग दैर्ध्य का एक कार्य है, इसलिए विभिन्न वर्णक्रमीय क्षेत्रों में उत्सर्जित लेजर के लिए अवशोषण गुणांक व्यापक रूप से भिन्न होता है।

कई प्रारंभिक अध्ययनों में, जैविक ऊतकों के अवशोषण की मात्रा को उनके प्रकाश संचरण के मापन के परिणामों के आधार पर आंका गया था। इसके अलावा, ज्यादातर मामलों में, प्रयोग रूबी और नियोडिमियम लेजर के साथ किए गए थे। इसलिए, जब चूहों को रूबी लेजर से विकिरणित किया गया, तो यह पाया गया कि 45 से 60% ऊर्जा त्वचा के माध्यम से प्रवेश करती है, और 20 से 30% त्वचा और अंतर्निहित मांसपेशियों के माध्यम से। ऊतकों के संप्रेषण और परावर्तन गुणांकों को निर्धारित करने के लिए एक विधि का विकास जी.जी. शामेवा एट अल (1969) द्वारा शोध का विषय था। इस पद्धति का उपयोग करके प्राप्त डेटा जब चूहों को एक नियोडिमियम लेजर से विकिरणित किया गया था, तो 9.9 सेमी -1 के त्वचा अवशोषण गुणांक की गणना के लिए उपयोग किया गया था।

LI Derlemenko (1969), MI Danko et al। (1972) ने इंटीग्रल फोटोमीटर का उपयोग करके चूहों में मांसपेशियों और यकृत के ऊतकों द्वारा नियोडिमियम लेजर विकिरण के अवशोषण को निर्धारित किया। जब मांसपेशियों को विकिरणित किया गया था, तो 27-32% विकिरण 1 मिमी मोटी ऊतक की एक परत से होकर गुजरा, और 20-23% - यकृत में। 6 मिमी मोटी कपड़े की परतों के लिए, ये मान क्रमशः 3 और 1.5% थे।

प्रस्तुत डेटा ऊतक धुंधला होने की डिग्री पर लेजर विकिरण के अवशोषण की निर्भरता को प्रदर्शित करता है: प्रचुर मात्रा में रंजित ऊतक मांसपेशियों के ऊतकों की तुलना में विकिरण को अधिक तीव्रता से अवशोषित करता है। माणिक और नियोडिमियम लेज़रों के साथ विकिरण पर प्रयोगों में एक ही पैटर्न प्रकट हुआ विभिन्न ट्यूमरजानवरों में। उनमें मेलेनिन की उपस्थिति के कारण सबसे बड़ा अवशोषण मेलेनोमा की विशेषता है।

एएम उराज़ेव एट अल (1978) ने हीलियम-नियॉन (तरंग दैर्ध्य 632.8 एनएम) और आर्गन (488 एनएम) लेजर के विकिरण के क्षीणन की डिग्री की तुलना जीवित चूहों के शरीर के विभिन्न हिस्सों से गुजरते समय या अंगों से तैयार तैयारी के माध्यम से की। मारे गए जानवरों की। प्रेषित विकिरण को एक फोटोकेल के साथ मापा गया था और प्राप्त डेटा का उपयोग लेजर विकिरण की प्रवेश गहराई की गणना के लिए किया गया था। प्रयोग के लगभग सभी रूपों में, स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र का विकिरण नीले-हरे रंग की तुलना में अधिक गहराई तक प्रवेश करता है, और प्रचुर मात्रा में रक्त की आपूर्ति के साथ तीव्र संवहनी अंगों से गुजरते समय यह अंतर सबसे अधिक स्पष्ट होता है।

नाइट्रोजन (तरंग दैर्ध्य 337.1 एनएम), हीलियम-कैडमियम (441.6 एनएम) और हीलियम-नियॉन (632.8 एनएम) लेजर के जैविक ऊतकों में प्रवेश की गहराई की तुलना अन्य लेखकों द्वारा अध्ययन की एक श्रृंखला में की गई थी। दो विधियों का उपयोग करके चूहों के विभिन्न अंगों के वर्गों पर माप किए गए; फोटोमेट्रिक बॉल या लाइट प्रोब का उपयोग करना। पहले मामले में, प्रतिबिंब गुणांक और ऊतक में लेजर विकिरण के क्षीणन के गुणांक को फोटोमेट्रिक रूप से निर्धारित किया गया था, और बाद वाले ने विकिरण प्रवेश की गहराई की गणना करना संभव बना दिया; दूसरे में, एक फोटोमल्टीप्लायर से जुड़ी एक पतली (0.75 मिमी व्यास) ग्लास लाइट गाइड को लेजर बीम के विपरीत दिशा से विकिरणित ऊतक के नमूने में समाक्षीय रूप से पेश किया गया था। ऊतक की सतह पर बीम की घटना के बिंदु से विभिन्न ज्ञात दूरी पर प्रकाश गाइड की नोक को स्थानांतरित करना और प्रकाश प्रवाह के घनत्व को मापना, ऊतक में लेजर विकिरण के तीव्रता वितरण के वक्र प्राप्त किए गए और गहराई की गहराई प्राप्त की गई। इसकी पैठ निर्धारित की गई थी।

इस्तेमाल की गई दोनों विधियों ने समान परिणाम दिए। उच्चतम मर्मज्ञ शक्ति को हीलियम-नियॉन लेजर के विकिरण द्वारा और सबसे कम हीलियम-कैडमियम लेजर द्वारा प्रतिष्ठित किया गया था। सभी मामलों में, प्रवेश की गहराई 2-2.5 मिमी से अधिक नहीं थी।

वीए डबरोव्स्की और ओजी एस्टाफ़ेवा (1979) द्वारा किए गए प्रयोगों में एक दिलचस्प समस्या सामने आई, जिसमें उन्होंने विभिन्न भौतिक गुणों के साथ रक्त हेमोलिसेट द्वारा लाल विकिरण के अवशोषण की तुलना की: हीलियम-नियॉन लेजर के ध्रुवीकृत सुसंगत विकिरण; एक पोलेरॉइड और वर्णक्रमीय फिल्टर के माध्यम से प्रेषित एक गरमागरम दीपक का ध्रुवीकृत असंगत विकिरण; एक गरमागरम दीपक का अध्रुवित और असंगत विकिरण, केवल वर्णक्रमीय फिल्टर के माध्यम से प्रेषित होता है। यह पाया गया कि स्थानिक सामंजस्य अवशोषण में परिलक्षित नहीं होता है। स्पेक्ट्रम की चौड़ाई और विकिरण के ध्रुवीकरण गुणों का उस पर एक स्पष्ट प्रभाव पड़ता है: ध्रुवीकृत विकिरण अध्रुवित विकिरण की तुलना में कम सक्रिय रूप से अवशोषित होता है।

जैविक ऊतकों द्वारा लेजर विकिरण के अवशोषण पर डेटा के साथ, जो निकट पराबैंगनी (नाइट्रोजन), दृश्यमान (हीलियम-कैडमियम, आर्गन, हीलियम-नियॉन, रूबी) और निकट अवरक्त (नियोडिमियम) वर्णक्रमीय क्षेत्रों में उत्पन्न होता है, अवशोषण पर जानकारी व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण है। CO3 लेजर विकिरण, 10 600 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर अवरक्त क्षेत्र में उत्पन्न होता है। चूंकि यह विकिरण पानी द्वारा तीव्रता से अवशोषित होता है, और बाद वाला अधिकांश कोशिकाओं के द्रव्यमान का लगभग 80% बनाता है, जब CO2 लेजर विकिरण द्वारा जैविक ऊतकों के संपर्क में आता है, तो यह कोशिकाओं की सतह परतों द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ऊतकों की गहराई में लेजर विकिरण का प्रवेश न केवल अवशोषण, बल्कि अन्य प्रक्रियाओं, विशेष रूप से, ऊतक की सतह से विकिरण के प्रतिबिंब के कारण सीमित है। बी.ए. कुद्र्याशोव (1976) के अनुसार, पी। डी। पलेटनेवा (1978) और अन्य, मनुष्यों और जानवरों की सफेद त्वचा से परिलक्षित होते हैं, स्पेक्ट्रम के निकट पराबैंगनी और दृश्य क्षेत्रों (नाइट्रोजन, हीलियम-कैडमियम, आर्गन, हीलियम-नियॉन, रूबी) में उत्पन्न होने वाले लेज़रों का विकिरण। 30-40% है; एक नियोडिमियम लेजर के अवरक्त विकिरण के लिए, यह मान कुछ कम (20-35%) है, और CO2 लेजर के अधिक दूर अवरक्त विकिरण के मामले में, यह लगभग 5% तक घट जाता है। जानवरों के विभिन्न आंतरिक अंगों के लिए, मान प्रकाश परावर्तन (633 एनएम) में 0.18 (यकृत) से 0.60 (मस्तिष्क) में उतार-चढ़ाव होता है

लेजर विकिरण के कमजोर होने के कारण, जैविक ऊतकों में इसके प्रवेश की गहराई कई मिलीमीटर से अधिक नहीं होती है, और लेज़रों के व्यावहारिक अनुप्रयोग में, इन स्थितियों से आगे बढ़ना आवश्यक है। हालांकि, प्रस्तुत सामग्री के साथ, डेटा ज्ञात हैं जो अधिक आशावादी निष्कर्ष निकालने की अनुमति देते हैं। यह हैकि ऊपर विचार किए गए सभी अध्ययनों में, ऊतक की गहराई में विकिरण के बिखरने की भूमिका का आकलन करना संभव था। जब, उदाहरण के लिए, एक ऊतक नमूने के संप्रेषण और परावर्तन गुणांक को एक फोटोमेट्रिक गेंद का उपयोग करके निर्धारित किया गया था, तो नमूने की सतह पर विकिरण घटना की तीव्रता में प्रकट अंतर और इसके माध्यम से प्रेषित (ऋण परावर्तित विकिरण) का योग था इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक के हिस्से के साथ अवशोषण और बिखरने के नुकसान अज्ञात रहे। एक अन्य मामले में, जब ऊतक की गहराई में किसी दिए गए बिंदु तक पहुंचने वाले विकिरण की तीव्रता को एक प्रकाश जांच से मापा जाता था, तो बाद वाले के अंतिम चेहरे को केवल विकिरण माना जाता था जो "सामने से" गिरता था। ऊतक के अंदर का प्रश्न उसके चारों ओर के कणों द्वारा बिखरे विकिरण द्वारा चारों ओर से प्रकाशित होता है। नतीजतन, इस पद्धति का उपयोग करते हुए, गहराई पर विकिरण की तीव्रता के वितरण के कम करके आंका गया संकेतक प्राप्त किए गए, जिसने बिखरी हुई रोशनी को ध्यान में नहीं रखा। साथ ही, गहन रूप से बिखरने वाले मीडिया में, जैसे कि जैविक ऊतक, बिखरे हुए विकिरण का अंश बहुत महत्वपूर्ण है।

विस्तृत अध्ययनों की एक श्रृंखला में इन प्रावधानों को ध्यान में रखते हुए। डौघर्टी एट अल। (1975, 1978) ऊतकों में विकिरण के प्रवेश की गहराई पर प्रकाश के प्रकीर्णन के प्रभाव को स्पष्ट करने का प्रयास किया गया था। लेखकों ने एक क्सीनन लैंप (620-640 एनएम क्षेत्र पर प्रकाश डाला गया था) से प्रकाश विकिरण के अंश को निर्धारित करने के लिए एक फोटोकेल का उपयोग किया, जो कि विभिन्न मोटाई के वर्गों के माध्यम से पारित किया गया था, जो चूहों के स्तन ग्रंथि के ग्राफ्ट ट्यूमर से या उनके से प्राप्त किया गया था। सामान्य ऊतक। प्रकाश संचरण के गुणांक के प्राप्त मूल्यों का उपयोग पी। कुबेल्का (1964) और एफ। कोटलर (I960) द्वारा स्थापित संबंधों से बिखरने (एस) और अवशोषण (के) के गुणांक की गणना के लिए किया गया था। ट्यूमर ऊतक के लिए प्राप्त मान S = 13.5 और K = 0.04 थे, जिससे यह देखा जा सकता है कि बिखरे हुए प्रकाश का अंश अवशोषित प्रकाश के अंश से बहुत अधिक है। मैं

शोधकर्ताओं के एक ही समूह द्वारा 1978 में किए गए दूसरे काम में, दो तरीकों को लागू किया गया, जिससे अंतरालीय प्रकाश की तीव्रता के सभी मूल्यों को प्राप्त करना संभव हो गया, दोनों ही बिना बिखरने और इसके सहित पाए गए। , सीधे प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त करने के लिए। विधियों में से किसी एक का उपयोग करने के मामले में, 0.8 मिमी मोटी फाइबर लाइट गाइड को एक ताजा विच्छेदित ट्यूमर (चूहे rhabdomyophcoma) की गहराई में डाला गया था और ऊतक से निकलने वाले इसके अंत को हीलियम-नियॉन लेजर के बीम को निर्देशित किया गया था 2 मेगावाट की शक्ति। एक फोटोमीटर से जुड़ा एक और प्रकाश गाइड नमूने के विपरीत दिशा से पेश किया गया था। पहले ऑप्टिकल फाइबर को संपर्क में लाकर और फिर उन्हें ज्ञात दूरियों से अलग करके, एक निश्चित मोटाई की ऊतक परत के माध्यम से प्रसारित विकिरण की तीव्रता को मापा गया। जैसा कि ऊपर वर्णित प्रयोगों में, इस पद्धति ने बिखरी हुई संख्या को ध्यान में नहीं रखा।

दूसरी तकनीक एक्टिनोमेट्रिक (फोटोकैमिकल) थी और इसमें इस तथ्य को शामिल किया गया था कि एक निश्चित गहराई पर ट्यूमर ऊतक में एक सहज मिश्रण के समाधान से भरे कई केशिका ट्यूब 1 मिमी व्यास में पेश किए गए थे। एक गरमागरम दीपक (600 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य) का उपयोग करके ज्ञात तीव्रता के प्रकाश के साथ ऊतक के नमूने को विकिरणित करने के बाद, फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया उत्पाद की मात्रा निर्धारित की गई थी, जो प्रकाश की तीव्रता के सीधे आनुपातिक थी और ट्यूबों की गहराई का एक कार्य था। जाहिर है, प्रयोगों की इस तरह की एक योजना के साथ, प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम सभी विकिरण से प्रभावित थे जो बिखरे हुए प्रकाश सहित ऊतक की गहराई में एक निश्चित बिंदु तक पहुंच गए थे। आंकड़ों को चित्र में प्रस्तुत किया गया है। 2, हमें इन विधियों का उपयोग करके प्राप्त परिणामों की तुलना करने की अनुमति देते हैं। ग्राफ से यह देखा जा सकता है कि एक्टिनोमेट्रिक विधि द्वारा निर्धारित एक ही गहराई पर ट्यूमर ऊतक में विकिरण की तीव्रता, फाइबर-ऑप्टिक तकनीक का उपयोग करके स्थापित की गई तुलना में काफी अधिक है। तो, एक्टिनोमेट्रिक माप के वक्र से यह देखा जा सकता है कि 2 सेमी की गहराई पर, लगभग 8% विकिरण अभी भी ऊतक में प्रवेश करता है, जबकि दूसरे वक्र के अनुसार, यह मान 0.1% K से कम है।

इस प्रकार, दृश्य प्रकाश के बिखरने की महत्वपूर्ण प्रबलता जब यह अवशोषण पर जैविक ऊतकों से गुजरती है तो हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति मिलती है कि लेजर विकिरण की ऊतकों में प्रवेश करने की क्षमता आमतौर पर माना जाता है की तुलना में अधिक है। यदि हम फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करके ऊतकों में गहरे लेजर विकिरण के संचालन की संभावना को ध्यान में रखते हैं और बिखरने के कारण विकिरणित फोकस की मोटाई में इसके बाद के वितरण को ध्यान में रखते हैं, तो कोई भी लेजर के नैदानिक अनुप्रयोग के दायरे का विस्तार करने का प्रयास कर सकता है।

6 जैविक ऊतकों के साथ लेजर विकिरण की बातचीत के रोगजनक तंत्र

मोनोक्रोमैटिकिटी, सख्त अभिविन्यास, सुसंगतता और छोटे क्षेत्रों में बड़ी मात्रा में ऊर्जा को केंद्रित करने की क्षमता, अच्छे हेमोस्टेसिस, बाँझपन और एब्लस्टिसिटी के साथ बिना संपर्क के जैविक ऊतकों को चुनिंदा रूप से जमाना, वाष्पित करना और काटना संभव बनाती है।

जब लेजर विकिरण जैविक ऊतकों के साथ बातचीत करता है, तो कई प्रभाव देखे जाते हैं: थर्मल, प्रकाश क्वांटा के चयनात्मक अवशोषण के कारण, संपीड़न तरंगों की उपस्थिति और माध्यम में लोचदार प्रभाव, कुछ मामलों में साथ में शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की कार्रवाई। लेजर विकिरण , साथ ही ऑप्टिकल गुणों के कारण कई अन्य प्रभाव पर्यावरण ही।

जब लेजर विकिरण ऊतक के संपर्क में आता है, तो इसके फोकस की डिग्री महत्वपूर्ण होती है। जीवित ऊतकों के माध्यम से एक केंद्रित लेजर बीम के पारित होने के दौरान, विकिरण की तीव्रता तेजी से कम हो जाती है और मांसपेशियों के ऊतकों के लिए 4 सेमी की गहराई पर प्रारंभिक ऊर्जा का केवल 1-2% होता है। विभिन्न कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों पर लेजर विकिरण के जैविक प्रभाव की डिग्री और परिणाम न केवल विकिरण की विशेषताओं (लेजर के प्रकार, अवधि और विकिरण शक्ति घनत्व, नाड़ी आवृत्ति, आदि) पर निर्भर करता है, बल्कि भौतिक रासायनिक पर भी निर्भर करता है। और विकिरणित ऊतकों या अंगों की जैविक विशेषताएं। / (रक्त प्रवाह की तीव्रता, विषमता, तापीय चालकता, अवशोषण का गुणांक और माध्यम के भीतर विभिन्न मध्यवर्ती सतहों का प्रतिबिंब, आदि)। लेजर विकिरण के प्रभाव में सबसे संवेदनशील और आसानी से नष्ट होने वाली संरचनाएं कोशिका के अंतःकोशिकीय घटक थे।

लेज़र विकिरण को एक संकीर्ण बीम में केंद्रित करने की क्षमता ने एक लेज़र स्केलपेल का निर्माण किया है जो विभिन्न ऊतकों में लगभग रक्तहीन चीरों की अनुमति देता है। वर्तमान में पहले से ही संचित बेहतरीन अनुभवप्रयोगात्मक और नैदानिक चिकित्सा में लेजर विकिरण का उपयोग।

लेजर विकिरण के हेमोस्टैटिक गुणों को विशेष संपीड़न क्लैंप और लेजर सर्जिकल उपकरणों का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है जो कि इच्छित चीरा की रेखा के साथ ऊतकों के अल्पकालिक संपीड़न और बहिःस्राव प्रदान करते हैं। पैमाइश संपीड़न का सिद्धांत भी थर्मल ऊतक परिगलन की मात्रा को काफी कम कर सकता है, क्योंकि संपीड़न की स्थिति में ऊतकों की तापीय चालकता काफी बढ़ जाती है। इस संबंध में, एक केंद्रित लेजर बीम का समान ऊर्जा घनत्व संपीड़न के साथ ऊतकों को अधिक तेज़ी से विच्छेदित करना संभव बनाता है, जो स्थानीय ऊतक इस्किमिया प्रदान करता है।

विशेष उपकरणों के संयोजन में लेजर का उपयोग न केवल ऊतक विच्छेदन प्रदान करता है, बल्कि उनके तथाकथित जैविक वेल्डिंग भी प्रदान करता है। सेलुलर और ऊतक संरचनाओं के वेल्डिंग के प्रभाव को उन शोधकर्ताओं ने नोट किया जिन्होंने विभिन्न अंगों को काटने के लिए लेजर बीम का उपयोग किया था। हालांकि, केवल विशेष लेजर सर्जिकल उपकरणों के निर्माण के साथ ही उनके विच्छेदन के दौरान खोखले अंगों के ऊतकों के जैविक वेल्डिंग के प्रभाव को पूरी तरह से महसूस करना संभव था। विकिरणित क्षेत्र में, संपीडित ऊतकों के उच्च प्रकाशिक घनत्व और से प्रकाश के बहु-परावर्तन के कारण प्रकाश अवशोषण में वृद्धि देखी गई है। आंतरिक भागएक बंद जगह बनाने वाला उपकरण। खोखले अंगों के ऊतकों की "वेल्डिंग" इन उपकरणों द्वारा उत्पादित ऊतकों के स्थानीय संपीड़न के क्षेत्र में चीरा रेखा के साथ परत दर परत होती है।

इस घटना में अंतर्निहित परिवर्तनों की रूपात्मक अभिव्यक्ति ऊतकों के थर्मल नेक्रोसिस का जमाव है, जो कटे हुए किनारे के साथ जमा हुए ऊतक और सेलुलर तत्वों की एक फिल्म के गठन के साथ संपीड़न के अधीन है, जो एक ही स्तर पर अंग की सभी शारीरिक परतों को जोड़ता है।

श्लेष्म झिल्ली में प्रकाश ऊर्जा के तापीय ऊर्जा में परिवर्तन का परिणाम ग्रंथियों का विरूपण और छोटा होना है, उनके नाभिक की एक कॉम्पैक्ट व्यवस्था के साथ उपकला कोशिकाओं की झुर्रियां। परिणामी संरचनाएं एक "पलसीडे" के समान होती हैं। पेशीय झिल्ली में, रूपात्मक परिवर्तन कम स्पष्ट होते हैं। "वेल्डिंग" क्षेत्र में सबम्यूकोसा

कार्बन डाइऑक्साइड लेजर का उपयोग करके गैस्ट्रोटॉमी के दौरान पेट की दीवार को थर्मल क्षति की गहराई (माइक्रोन)(प्रकाश माइक्रोस्कोपी डेटा के अनुसार)

बोधगम्य हो जाता है। इन मामलों में विच्छेदित ऊतकों के किनारे के साथ जमाव परिगलन के क्षेत्र की चौड़ाई 1-2 मिमी के भीतर है। नेक्रोटिक घावों की मात्रा को विच्छेदित ऊतकों में तरल पदार्थ की मात्रा बढ़ाकर और पर्याप्त लेजर उपकरण का उपयोग करके दोनों को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के साथ कंकाल की मांसपेशी को विच्छेदित करते समय, जमावट परिगलन क्षेत्र की चौड़ाई, 1.1-1.2 मिमी तक पहुंच जाती है, मांसपेशियों में द्रव के प्रारंभिक इंजेक्शन के बाद 28-40% कम हो जाती है

बदले में, सुधार का उपयोग पिछले साल काविशेष लेजर सर्जिकल उपकरण भी जमावट थर्मल नेक्रोसिस के क्षेत्र को 30-60 माइक्रोन (तालिका 1) तक कम कर सकते हैं।

विशेष रूप से देय उच्च तापमान, लेजर विकिरण में निहित, अंतरालीय और इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ का एक बहुत तेजी से वाष्पीकरण होता है, और फिर सूखे अवशेषों का दहन होता है। गहराई और डिग्री डिस्ट्रोफिक परिवर्तनउजागर होने पर ऊतक विभिन्न प्रकारलेजर विकिरण उनकी वर्णक्रमीय विशेषताओं और कुल ऊर्जा (जोखिम की अवधि) विकिरण दोनों पर निर्भर करता है। छोटे जोखिम में, ऊतकों की केवल सतही परतें ही विनाश के अधीन होती हैं। विकिरण के संपर्क में आने के समय में लगातार वृद्धि के साथ अंग वेध तक क्षतिग्रस्त ऊतकों की मात्रा में वृद्धि होती है। लेज़र बीम को अनुदैर्ध्य या अनुप्रस्थ दिशा में ले जाने से ऊतकों का वाष्पीकरण होता है और अंग के एक रैखिक खंड का निर्माण होता है।

जमावट थर्मल नेक्रोसिस के क्षेत्र में, रक्त वाहिकाओं और रक्त की दीवारों का जमाव एक हाइलिन-जैसे थ्रोम्बस के गठन के साथ होता है जो पोत के लुमेन को रोकता है और पर्याप्त हेमोस्टेसिस प्रदान करता है। लेज़र सर्जिकल उपकरणों का उपयोग करते समय डोज़ किए गए संपीड़न की स्थितियों के तहत, लेज़र विकिरण के हेमोस्टैटिक प्रभाव को बहुत बढ़ाया जाता है, क्योंकि

पेट के लेजर घाव का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

कम रक्त परिसंचरण वाले जहाजों को तुरंत जमा दिया जाता है।

एक लेजर घाव की आकृति विज्ञान में विशिष्ट विशेषताएं होती हैं जो इसे अन्य मूल के घावों से तेजी से अलग करती हैं। थर्मली उजागर ऊतकों को जमावट परिगलन द्वारा दर्शाया जाता है, जो एक लेजर थर्मल स्कैब बनाता है। उत्तरार्द्ध घाव की सतह को कसकर कवर करता है। लेजर एक्सपोजर के तुरंत बाद, नेक्रोटिक ऊतक की कुल मात्रा निर्धारित करना मुश्किल है। जमावट परिगलन के अधीन ऊतकों की सीमा मुख्य रूप से एक दिन में स्थिर हो जाती है। इस अवधि के दौरान, थर्मल नेक्रोसिस, एडिमा और के साथ सीमा पर संरक्षित ऊतकों के एक संकीर्ण क्षेत्र में बदलती डिग्रियांसंचार विकारों की गंभीरता, हाइपरमिया, ठहराव, पेरिवास्कुलर डायपेडिक रक्तस्राव द्वारा प्रकट।

हिस्टोलॉजिकल अध्ययनों के आधार पर, लेजर एक्सपोज़र के निम्नलिखित क्षेत्रों की पहचान की गई: जमावट परिगलन का एक क्षेत्र, जिसका परिधीय भाग एक संकीर्ण ढीली ("स्पंजी") परत है, और मध्य भाग एक विस्तृत, कॉम्पैक्ट है, और भड़काऊ शोफ का एक क्षेत्र (चित्र। 23)।

YIG-Nd लेजर और आर्गन लेजर विकिरण (तीव्र रक्तस्राव पेट के अल्सर के हेमोस्टेसिस के साथ) के संपर्क में आने पर माइक्रोकिरुलेटरी विकारों का उल्लेख किया गया था। कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के साथ ऊतक विच्छेदन की प्रक्रिया चीरा रेखा के साथ उत्तरार्द्ध के सख्ती से स्थानीय जमावट के साथ होती है, जिससे आसपास के ऊतकों को नुकसान से बचा जा सकता है।

लेजर घावों में, अन्य मूल के घावों के विपरीत, संचित ऊतकों से व्यवहार्य लोगों के लिए संक्रमणकालीन क्षेत्र खराब रूप से व्यक्त किए जाते हैं या अनुपस्थित भी होते हैं। इन मामलों में पुनर्जनन मुख्य रूप से क्षेत्र की कोशिकाओं में शुरू होता है जो लेजर विकिरण से क्षतिग्रस्त नहीं होते हैं।

यह ज्ञात है कि ऊतक क्षति भड़काऊ मध्यस्थों की रिहाई के साथ होती है। उत्तरार्द्ध में, प्लाज्मा (परिसंचारी) मध्यस्थों को प्रतिष्ठित किया जाता है, साथ ही कई कोशिकाओं की गतिविधि से जुड़े सेलुलर (स्थानीय) मध्यस्थ - मस्तूल कोशिकाएं, प्लेटलेट्स, मैक्रोफेज, लिम्फोसाइट्स, पॉलीमोर्फोन्यूक्लियर ल्यूकोसाइट्स, आदि। विशेष रूप से, पॉलीमोर्फोन्यूक्लियर ल्यूकोसाइट्स की भूमिका। घाव की प्रक्रिया में मुख्य रूप से मृत ऊतकों और रोगाणुओं के फागोसाइटोसिस के लसीका में होता है। माइक्रोबियल संदूषण की डिग्री में किसी भी कमी से सूजन के सभी घटकों की तीव्रता में कमी आती है। कार्बन डाइऑक्साइड लेजर का उपयोग करके शुद्ध घावों और नेक्रक्टोमी के छांटने के दौरान घावों की सतह और ऊतक के 1 ग्राम से सामग्री की बैक्टीरियोलॉजिकल परीक्षा ने 100 में से 62 रोगियों में पूर्ण बाँझपन दिखाया, और अन्य मामलों में, नीचे रोगाणुओं की सामग्री में कमी आई। महत्वपूर्ण स्तर (10 5) नोट किया गया था।

एक लेजर घाव के माइक्रोबियल संदूषण की डिग्री में कमी, नेक्रोसिस क्षेत्र में थर्मल नेक्रोसिस और संवहनी घनास्त्रता की जमावट प्रकृति सूजन के एक्सयूडेटिव घटक में कमी में योगदान करती है। कमजोर रूप से व्यक्त ल्यूकोसाइट प्रतिक्रिया की उपस्थिति, और कभी-कभी लेजर घाव के किनारों में इसकी पूर्ण अनुपस्थिति, अधिकांश शोधकर्ताओं के कार्यों से पुष्टि की गई थी। जमा हुए ऊतक वासोएक्टिव मध्यस्थों का स्रोत नहीं हैं, विशेष रूप से किनिन, जो भड़काऊ प्रतिक्रिया के एक्सयूडेटिव चरण के गठन और विकास में इतनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

वी.आई. एलिसेंको (1980-1985) के अनुसार, लेजर घावों को मैक्रोफेज और फाइब्रोब्लास्टिक श्रृंखला के सेलुलर तत्वों के सक्रिय प्रारंभिक प्रसार की विशेषता है, जो सड़न रोकनेवाला उत्पादक सूजन के रूप में पुनर्योजी प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को निर्धारित करता है। उत्पादक सूजन के फोकस में मैक्रोफेज और फाइब्रोब्लास्ट का प्रसार, लेजर विकिरण के संपर्क के बाद पहले दिन से शुरू होकर, दानेदार ऊतक का निर्माण होता है।

हालांकि, इस बात के प्रमाण हैं कि लेजर घावों का उपचार सामान्य तरीके से आगे बढ़ सकता है, अर्थात, नेक्रोटिक ऊतकों के ल्यूकोसाइट संलयन के चरण सहित। यू. जी. पार्कहोमेंको (1979, 1983) के अनुसार, लेजर घावों का उपचार मुख्य रूप से लेजर स्कैब के तहत होता है। एक लेजर स्कैब के परिवर्तन में इसके क्रमिक संगठन और पुनर्जीवन (पैरेन्काइमल अंगों में - यकृत और अग्न्याशय में) या अस्वीकृति (जठरांत्र संबंधी मार्ग के अंगों में) होता है क्योंकि दानेदार ऊतक परिपक्व होता है।

मोनोन्यूक्लियर फागोसाइट्स - मैक्रोफेज - की प्रणाली की कोशिकाएं लेजर घावों की उपचार प्रक्रिया में आवश्यक हैं। मैक्रोफेज स्टेम सेल से ग्रैन्यूलोसाइट्स और मोनोसाइट्स के भेदभाव को नियंत्रित करते हैं, टी- और बी-लिम्फोसाइटों की कार्यात्मक गतिविधि को प्रभावित करते हैं, और उनके सहयोग में भी भाग लेते हैं। वे पूरक के पहले छह घटकों का स्राव करते हैं, इस प्रकार भड़काऊ प्रतिक्रिया में प्रतिरक्षा प्रणाली की भागीदारी में मध्यस्थता करते हैं। मैक्रोफेज फाइब्रोब्लास्ट्स और कोलेजन संश्लेषण की भूमिका को प्रेरित करते हैं, अर्थात, वे सूजन के दौरान पुनर्योजी प्रतिक्रिया के अंतिम चरण के उत्तेजक होते हैं)। विशेष रूप से, मैक्रोफेज और दानेदार ऊतक के फाइब्रोब्लास्ट के बीच सेल संपर्क पाए गए।

यह माना जा सकता है कि लेजर घावों में एक तीव्र और लंबे समय तक मैक्रोफेज प्रतिक्रिया, जो जमा हुए ऊतकों के दीर्घकालिक संरक्षण से जुड़ी होती है, एक ऐसा कारक है जो कोलेजन गठन की प्रक्रिया को सक्रिय रूप से उत्तेजित करता है। VI एलिसेंको एट अल के अनुसार। (1982, 1985), मैक्रोफेज के प्रसार की कार्यात्मक भूमिका लेजर सर्जिकल घावों की उपचार प्रक्रिया के पूरे पाठ्यक्रम को "कार्यक्रम" करना है।

लेजर घावों के शीघ्र उपचार में फाइब्रोब्लास्टिक प्रतिक्रिया प्रमुख स्थानों में से एक है।

दानेदार ऊतक (5-10 दिन) के सक्रिय विकास की अवधि के दौरान लेजर घावों में, फाइब्रोब्लास्ट का एक उच्च घनत्व इन कोशिकाओं में एनएडी (एनएडीपीएच) लिपोएमाइड डिहाइड्रोजनेज (अप्रचलित डायफोरेज) की गतिविधि में सबसे नाटकीय वृद्धि के साथ संयुक्त होता है, जो कुछ हद तक उनमें ऊर्जा और सिंथेटिक प्रक्रियाओं के स्तर में वृद्धि को दर्शा सकता है। बाद में, इन कोशिकाओं की एंजाइमी गतिविधि धीरे-धीरे कम हो जाती है, जो उनकी परिपक्वता का संकेत देती है।

लेजर घाव के विकासशील निशान में, मुख्य पदार्थ के ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स का तेजी से, फैलाना संचय होता है संयोजी ऊतक, जो दानेदार ऊतक की परिपक्वता को इंगित करता है। यह ज्ञात है कि फ़ाइब्रोब्लास्ट की संख्या में अधिकतम वृद्धि और उनकी परिपक्वता के बाद, कोलेजन फाइबर का संश्लेषण भी बढ़ जाता है।

जठरांत्र संबंधी मार्ग के लेजर सर्जिकल घावों को ठीक करने की प्रक्रिया में, संयोजी ऊतक की परिपक्वता और उपकला की वृद्धि के बीच एक स्पष्ट संबंध है।

इस प्रकार, मैक्रोफेज की प्रतिक्रिया, फाइब्रोब्लास्ट्स का प्रसार और कोलेजनोजेनेसिस बहुत जल्दी दिखाई देते हैं और अधिक स्पष्ट होते हैं, कम स्पष्ट ल्यूकोसाइट घुसपैठ, जिसकी अनुपस्थिति प्राथमिक इरादे से लेजर घावों के उपचार को सुनिश्चित करती है।

लेजर बायोस्टिम्यूलेशन के 7 तंत्र

अलग से, हमें स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र में कम ऊर्जा वाले लेजर विकिरण की बायोस्टिम्युलेटिंग गतिविधि की प्रकृति पर विचार करना चाहिए, जो मुख्य रूप से हीलियम-नियॉन लेजर की मदद से प्राप्त होता है। विभिन्न जैविक वस्तुओं पर प्रयोगों में इस विकिरण का लाभकारी प्रभाव स्थापित किया गया है।

70 के दशक में, विशेष गुणों ("बायोफिल्ड", "बायोप्लाज्मा") द्वारा लेजर बायोस्टिम्यूलेशन की घटना की व्याख्या करने का प्रयास किया गया था, जो कि जीवित जीवों में निहित हैं और लेजर विकिरण की विशिष्ट विशेषताओं को जैविक महत्व देते हैं। 1979 में, यह सुझाव दिया गया था कि कम ऊर्जा वाले लेजर विकिरण के जैविक प्रभाव जानवरों में देखे गए प्रकाश विनियमन की प्राकृतिक प्रक्रियाओं से जुड़े हैं। ऐसी प्रक्रियाओं के प्रारंभिक चरणों के आणविक आधार का पौधों में बेहतर अध्ययन किया जाता है, जिसके लिए न केवल फोटोरेग्यूलेशन का तथ्य स्थापित किया गया है, बल्कि प्रकाश के प्राथमिक स्वीकर्ता में से एक, फाइटोक्रोम की रासायनिक प्रकृति भी है। यह क्रोमोप्रोटीन दो रूपों में मौजूद है, जिनमें से एक 660 एनएम के करीब प्रकाश को अवशोषित करता है और दूसरा 730 एनएम पर। रोशनी के तहत इन रूपों के अंतःरूपण के कारण, उनके मात्रात्मक अनुपात में परिवर्तन होता है, जो प्रक्रियाओं की श्रृंखला में ट्रिगर तंत्र है जो अंततः बीज अंकुरण, कली गठन, पौधों के फूल और अन्य रचनात्मक प्रभाव पैदा करता है। हालांकि इसमें कोई संदेह नहीं है कि जानवरों में, यौन प्रजनन की चक्रीयता या वर्ष की कुछ निश्चित अवधि के लिए कई अनुकूली प्रतिक्रियाओं (स्तनधारियों के पिघलने और हाइबरनेशन, पक्षी उड़ानों) के बंधन जैसी घटनाओं का आधार फोटोरेगुलेटरी प्रक्रियाएं हैं, उनकी आणविक तंत्र अस्पष्ट हैं।

पशु कोशिकाओं में एक निश्चित फोटोरेगुलेटरी सिस्टम के अस्तित्व का विचार, संभवतः पौधों की फाइटोक्रोमिक प्रणाली की याद दिलाता है, यह बताता है कि हीलियम-नियॉन लेजर विकिरण की बायोस्टिम्युलेटिंग गतिविधि इसकी वर्णक्रमीय विशेषताओं के साथ सरल संयोग का परिणाम है। इस प्रणाली के घटकों का अवशोषण क्षेत्र। इस मामले में, कोई उम्मीद करेगा कि असंगत स्रोतों से मोनोक्रोमैटिक लाल बत्ती भी जैविक रूप से प्रभावी होगी। इस और अन्य मुद्दों के प्रायोगिक सत्यापन के लिए संवेदनशील परीक्षणों की आवश्यकता होती है जो मात्रात्मक, अत्यधिक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और सटीक रूप से मापे गए परिणाम प्रदान करते हैं। हीलियम-नियॉन लेजर के साथ अधिकांश अध्ययन जानवरों पर या सीधे रोगियों पर उन परिस्थितियों में किए गए हैं जो इन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं।

एक उपयुक्त मॉडल प्रणाली चुनते समय, हम दो पूर्व शर्त से आगे बढ़े: 1) इन विट्रो में विकसित या जीवित रहने वाली कोशिकाएं अपेक्षाकृत सरल परीक्षण वस्तु हैं जो जोखिम की स्थिति और उसके परिणामों के सटीक लेखांकन की अनुमति देती हैं; 2) कोशिकाओं की सतह झिल्ली की प्रतिक्रिया पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, जिसकी उच्च संवेदनशीलता पहले रूबी लेजर से कम ऊर्जा वाले लाल विकिरण के प्रयोगों में स्थापित की गई थी।

एनएफ गमालेया और अन्य द्वारा किए गए अध्ययनों में, मानव रक्त से पृथक लिम्फोसाइटों की सतह झिल्ली पर हीलियम-नियॉन लेजर विकिरण के प्रभाव का अध्ययन किया गया था। इस उद्देश्य के लिए, हमने लिम्फोसाइटों की ई-रोसेट बनाने की क्षमता का आकलन किया - भेड़ एरिथ्रोसाइट्स के साथ बातचीत करने के लिए। यह पाया गया कि कम विकिरण खुराक (शक्ति घनत्व 0.1-0.5 डब्ल्यू / एम 2, एक्सपोजर 15 एस) पर, जो कि हीलियम-नियॉन लेजर के साथ नैदानिक कार्य में उपयोग किए जाने वालों की तुलना में कम परिमाण के डेढ़ से दो आदेश हैं, एक छोटा सा , लेकिन नियंत्रण की तुलना में विकिरणित लिम्फोसाइटों में रोसेट बनाने की क्षमता (1.2-1.4 गुना) में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण वृद्धि। साइटोमेम्ब्रेन परिवर्तनों के समानांतर, लिम्फोसाइटों की कार्यात्मक गतिविधि में वृद्धि हुई, विशेष रूप से, विभाजित करने की उनकी क्षमता 2-6 गुना बढ़ गई, जो कि फाइटोहेमाग्लगुटिनिन [नोविकोव डीके, नोविकोवा VI, 1979] के साथ विस्फोट परिवर्तन की प्रतिक्रिया में निर्धारित किया गया था, जिसका मूल्यांकन कोशिकाओं का संचय 3 एन-थाइमिडीन। मानव रक्त ल्यूकोसाइट्स पर प्रयोगों में, यह पाया गया कि जब समान कम खुराक में हीलियम-नियॉन लेजर के विकिरण के संपर्क में आता है, तो कोशिकाओं द्वारा फागोसाइटोसिस 1.5-2 गुना बढ़ जाता है कोलिबैसिलस(हथियाने और पाचन दोनों)। हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरण ने अन्य कोशिकाओं को भी प्रेरित किया। इस प्रकार, माउस ट्यूमर कोशिकाओं (एल) की संस्कृति में, विकिरण के बाद पहले दिन उनके विकास में देरी को इसके त्वरण से बदल दिया गया था, जो कि 3-4 वें दिन विशेष रूप से ध्यान देने योग्य था, जब विभाजित कोशिकाओं की संख्या 2 गुना थी। नियंत्रण से अधिक।

इस प्रकार, यह दिखाया गया कि बहुत कम तीव्रता वाले हीलियम-नियॉन लेजर विकिरण कोशिका झिल्ली में परिवर्तन का कारण बनते हैं विभिन्न प्रकारऔर उनकी कार्यात्मक गतिविधि की उत्तेजना। एक हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरणित सुसंस्कृत चीनी हम्सटर कोशिकाओं में साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में परिवर्तन भी एके अब्द्वाखिटोवा एट अल (1982) द्वारा फ्लोरोसेंट जांच की विधि का उपयोग करके प्रकट किया गया था, हालांकि उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली विकिरण खुराक उन लोगों की तुलना में अधिक परिमाण के दो क्रम थे हमारे द्वारा उपयोग किया जाता है।

हंगेरियन सर्जन ई। मेस्टर द्वारा प्रस्तुत परिकल्पना में, भौतिकविदों के एक समूह के साथ, लेजर विकिरण की बायोस्टिम्युलेटिंग गतिविधि को विशेष रूप से इसके ध्रुवीकरण द्वारा समझाने का प्रयास किया गया था: विकिरण के ध्रुवीकरण के कारण, यह प्रतिक्रिया करने में सक्षम है साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की दोहरी लिपिड परत में ध्रुवीय लिपिड अणु, जो कोशिका में परिवर्तन की एक श्रृंखला को ट्रिगर करता है। प्रस्तावित मॉडल के अनुसार, उत्तेजक प्रभाव विकिरण तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं होना चाहिए। हालाँकि, प्रयोगात्मक डेटा इसकी पुष्टि नहीं करते हैं।

बायोस्टिम्यूलेशन प्रभाव की विश्वसनीय प्रजनन क्षमता ने आगे जाना और यह पता लगाने की कोशिश की कि क्या यह प्रभाव केवल लेजर (सुसंगत, ध्रुवीकृत) विकिरण के कारण होता है और यह तरंग दैर्ध्य पर कैसे निर्भर करता है। इस प्रयोजन के लिए, एक विवर्तन मोनोक्रोमेटर का उपयोग करके क्सीनन लैंप से प्राप्त मोनोक्रोमैटिक लाल बत्ती (633 ± 5 एनएम) के मानव रक्त लिम्फोसाइटों पर प्रभाव का मूल्यांकन रोसेट परीक्षण का उपयोग करके किया गया था। यह पाया गया कि असंगत लाल बत्ती (3 जे / एम 3) की एक तुलनीय खुराक पर, रोसेट गठन की प्रक्रिया को उसी तरह उत्तेजित किया गया था जैसे हीलियम-नियॉन लेजर का उपयोग करते समय।

इसके अलावा, लाल बत्ती के प्रभाव की तुलना दृश्य क्षेत्र के अन्य संकीर्ण वर्णक्रमीय क्षेत्रों से विकिरण के प्रभाव से की गई थी। प्रकाश की गतिविधि का आकलन तीन प्रक्रियाओं पर इसके प्रभाव से किया गया था: मानव लिम्फोसाइटों द्वारा ई-रोसेट का निर्माण, संस्कृति एल कोशिकाओं का गुणन, और चूहों से लिम्फोसाइटों द्वारा माध्यम में अधिकतम 265 एनएम के अवशोषण के साथ एक पदार्थ की रिहाई। . (अंतिम परीक्षण किए गए अवलोकनों के परिणामों का विकास था और इस तथ्य पर आधारित था कि एक निश्चित रासायनिक कारक की रिहाई, जिसमें 260-265 एनएम के क्षेत्र में अवशोषण बैंड होता है, को उजागर कोशिकाओं से बढ़ाया जाता है। लेजर विकिरण के लिए।) और समान वर्णक्रमीय क्षेत्र: लाल (633 एनएम), हरा (500 और 550 एनएम) और बैंगनी (415 एनएम)।

इस प्रकार, किए गए अध्ययनों ने मनुष्यों और जानवरों की विभिन्न कोशिकाओं में एक उच्च प्रकाश संवेदनशीलता की उपस्थिति को प्रकट करना संभव बना दिया, यहां तक कि इसके आधार पर अपेक्षा की जा सकती है। नैदानिक परिणामलेजर बायोस्टिम्यूलेशन थेरेपी। यह संवेदनशीलता प्रकाश के सुसंगतता और ध्रुवीकरण के कारण नहीं थी और स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र तक सीमित नहीं थी: इस क्षेत्र में अधिकतम के साथ, दो अन्य थे - स्पेक्ट्रम के बैंगनी और हरे क्षेत्रों में।

एक अलग पद्धतिगत दृष्टिकोण (लेबल थाइमिडीन को शामिल करके हेला संस्कृति कोशिकाओं में डीएनए संश्लेषण की तीव्रता का निर्धारण) का उपयोग करते हुए, टीवाई कारू एट अल। (1982, 1983) ने यह भी दिखाया कि बायोस्टिम्यूलेशन का प्रभाव प्रकाश के सुसंगतता और ध्रुवीकरण से जुड़ा नहीं है। . लाल बत्ती के साथ कोशिकाओं के विकिरण के साथ उनके प्रयोगों में, डीएनए संश्लेषण की अधिकतम उत्तेजना 100 जे / एम 2 की खुराक पर देखी गई थी, और किसी भी दिशा में बदलने पर प्रभाव तेजी से कम हो गया। स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों में विकिरण गतिविधि की तुलना करते समय, तीन मैक्सिमा स्थापित किए गए: लगभग 400, 630 और 760 एनएम।

प्रकाश बायोस्टिम्यूलेशन के तंत्र के लिए। विकिरणित कोशिकाओं में गठन और 265 एनएम के पास प्रकाश अवशोषण के चरम पर माध्यम में पाए गए रासायनिक कारक की उनकी रिहाई से संबंधित हो सकता है। इस कारक की प्रकृति को स्पष्ट करने के लिए, एथिडियम ब्रोमाइड के साथ क्षेत्रों के दृश्य के साथ agarose जेल में कागज पर क्रोमैटोग्राफी और वैद्युतकणसंचलन किया गया, जिससे कोशिकाओं द्वारा स्रावित सामग्री में आणविक भार के साथ दोहरे-फंसे डीएनए का पता लगाना संभव हो गया। गर्म करने पर हाइपरक्रोमिक प्रभाव की उपस्थिति से डीएनए की दोहरी फंसे संरचना की पुष्टि की गई थी।

क्षतिग्रस्त ऊतकों की बहाली में तेजी लाने के लिए न्यूक्लिक एसिड की क्षमता पर साहित्य में दी गई जानकारी [बेलौस एएम एट अल।, 1974] ने प्रकाश बायोस्टिम्यूलेशन में कोशिकाओं द्वारा स्रावित डीएनए कारक की संभावित भागीदारी की पुष्टि की। इस परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, एल लाइन की कोशिकाओं पर एक प्रयोग किया गया था, जिनमें से कुछ को हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरणित किया गया था, और दूसरा भाग, जो विकिरणित नहीं था, हालांकि, से लिए गए माध्यम में रखा गया था। विकिरणित कोशिकाएं और इसलिए, एक डीएनए कारक युक्त। कोशिकाओं की वृद्धि दर (माइटोटिक गतिविधि) के निर्धारण से पता चला कि दोनों समूहों में नियंत्रण की तुलना में कोशिकाओं के विकास को उसी तरह से प्रेरित किया गया था। इसके अलावा, DNase एंजाइम का उपयोग करके विकिरणित कोशिकाओं से लिए गए माध्यम में डीएनए के विनाश से वंचित बायोस्टिम्युलेटिंग गतिविधि का यह माध्यम। कोशिका वृद्धि पर DNase का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ा।

इसलिए, यह सोचा जा सकता है कि जब पूरे जीव के ऊतकों पर कार्य करते हैं (उदाहरण के लिए, ट्रॉफिक अल्सर के लेजर थेरेपी के दौरान), पैथोलॉजिकल फोकस की परिधि में कोशिकाओं के विकिरण से उनके द्वारा डीएनए कारक की रिहाई होती है, जो अल्सर के आसपास के ऊतकों में फाइब्रोब्लास्टिक तत्वों के विकास को उत्तेजित करता है, जिससे उसके उपचार में तेजी आती है। हालाँकि, इसका स्पष्ट प्रमाण केवल जानवरों पर किए गए प्रयोगों में ही प्राप्त किया जा सकता है।

इस प्रकार, प्रस्तुत डेटा, जाहिरा तौर पर, चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए लेजर (या सामान्य रूप से प्रकाश बायोस्टिम्यूलेशन) के उपयोग के लिए तर्क हैं और तरीकों को इंगित करते हैं आगामी विकाशयह विधि। इन आंकड़ों का एक व्यापक फाइटोबायोलॉजिकल महत्व भी है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि पहली बार मनुष्यों और जानवरों की गैर-रेटिनल (गैर-दृश्य) कोशिकाओं की विशिष्ट प्रकाश संवेदनशीलता स्थापित की गई थी, जो कई विशेषताओं की विशेषता है। यह संवेदनशीलता वर्णक्रमीय रूप से निर्भर और अत्यधिक उच्च है: हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली शक्ति घनत्व, एक वाट प्रति वर्ग मीटर के दसवें हिस्से के बराबर, उन लोगों के लिए तुलनीय है जो पौधों के फोटोरेगुलेटरी सिस्टम के लिए प्रभावी हैं। जैसा कि एक की मदद से स्थापित करना संभव था। डीएनए कारक अलगाव परीक्षण, ऐसी प्रकाश संवेदनशीलता मानव कोशिकाओं और विभिन्न प्रजातियों के जानवरों के पास होती है, जो ऊतकों और अंगों से ली जाती हैं: चूहों, कुत्तों और मनुष्यों के लिम्फोसाइट्स, चूहे के जिगर की कोशिकाएं, मानव फाइब्रोब्लास्ट से प्राप्त संस्कृतियों की कोशिकाएं, हम्सटर किडनी और घातक माउस फाइब्रोब्लास्ट .

ये सभी तथ्य इस धारणा की पुष्टि करते हैं कि स्तनधारियों में प्रकाश धारणा की एक विशेष प्रणाली होती है, संभवतः पौधों की फाइटोक्रोम प्रणाली के समान होती है और नियामक कार्य भी करती है। फाइटोक्रोमिक नियमन की प्रणाली के साथ जानवरों की पुटीय प्रकाश संश्लेषक प्रणाली की समानता उनकी मुख्य विशेषताओं की तुलना से स्पष्ट होती है। उच्च प्रकाश संवेदनशीलता के अलावा, फाइटोक्रोमिक प्रणाली को क्रिया की एक कम मात्रा (ट्रिगर) प्रकृति की विशेषता है, जो बनाता है एक याद है और, शायद, लेजर बायोस्टिम्यूलेशन के लिए चिकित्सकों द्वारा उपयोग की जाने वाली खुराक की बड़ी परिवर्तनशीलता (परिमाण के दो आदेशों के अंतर के साथ) की व्याख्या करता है; कोशिका झिल्लियों के साथ फाइटोक्रोम प्रणाली (साथ ही हमारे द्वारा वर्णित प्रभाव) का संयुग्मन; कई लेखकों के अनुसार, डीएनए, आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण पर फाइटोक्रोम प्रणाली का नियंत्रण, जिसका गठन हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरणित ऊतकों में होता है, को भी बढ़ाया जाता है।

इस घटना में कि पशु कोशिकाओं में वास्तव में एक विशेष प्रकाश संवेदनशील प्रणाली होती है, तो क्रिया के स्पेक्ट्रम (तरंग दैर्ध्य पर जैविक प्रतिक्रिया के परिमाण की निर्भरता) को निर्धारित करने के लिए प्रयोगों का उपयोग करके, कोई अवशोषण स्पेक्ट्रम स्थापित करने का प्रयास कर सकता है (और इसके अनुसार) , रासायनिक व्यक्तित्व) जो प्रकाश का प्राथमिक स्वीकर्ता है और प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला शुरू करता है जो अंततः फोटोरेगुलेटरी प्रभाव की ओर ले जाती है। एक्शन स्पेक्ट्रा और प्रकाश स्वीकर्ता के अवशोषण स्पेक्ट्रम के बीच पत्राचार प्राप्त किया जाता है, हालांकि, प्रयोगों को स्थापित करते समय कई पद्धति संबंधी शर्तों को पूरा किया जाता है, जो व्यवहार में एक बहुत ही कठिन कार्य है।

फिर भी, पोर्फिरिन यौगिकों के विशिष्ट अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ, हमारे द्वारा परीक्षण किए गए विभिन्न जैविक प्रभावों की वर्णक्रमीय निर्भरता की विशेषता वाले सभी तीन वक्रों की समानता पर ध्यान नहीं दिया जा सकता है। इससे पता चलता है कि पशु कोशिकाओं के फोटोरेग्यूलेशन की काल्पनिक प्रणाली में एक प्रकाश स्वीकर्ता पोर्फिरीन के समूह से कुछ यौगिक है, जो, जैसा कि आप जानते हैं, पशु शरीर के कई महत्वपूर्ण जैव रासायनिक घटकों का एक घटक है - हीमोग्लोबिन, साइटोक्रोम, एक संख्या एंजाइमों की संख्या, आदि। एसएम जुबकोव (1978) ने सुझाव दिया कि हीलियम-नियॉन लेजर विकिरण का बायोस्टिम्युलेटिंग प्रभाव पोर्फिरिन युक्त एंजाइम कैटलस द्वारा इसके अवशोषण से जुड़ा है, जिसमें प्रकाश अवशोषण अधिकतम ~ 628 एनएम है। पैथोलॉजिकल फोकस की परिधि में कोशिकाओं के विकिरण से उनके द्वारा एक डीएनए कारक निकलता है, जो अल्सर के आसपास के ऊतकों में फाइब्रोब्लास्टिक तत्वों के विकास को उत्तेजित करता है, जिससे इसके उपचार में तेजी आती है। हालाँकि, इसका स्पष्ट प्रमाण केवल जानवरों पर किए गए प्रयोगों में ही प्राप्त किया जा सकता है।

इस प्रकार, प्रस्तुत डेटा, जाहिरा तौर पर, चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए लेजर (या, सामान्य रूप से, प्रकाश बायोस्टिम्यूलेशन) का उपयोग करने की सलाह के लिए तर्क हैं और इस पद्धति के आगे के विकास के तरीकों का संकेत देते हैं। इन आंकड़ों का एक व्यापक फाइटोबायोलॉजिकल महत्व भी है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि पहली बार मनुष्यों और जानवरों की गैर-रेटिनल (गैर-दृश्य) कोशिकाओं की विशिष्ट प्रकाश संवेदनशीलता स्थापित की गई थी, जो कई विशेषताओं की विशेषता है। यह संवेदनशीलता वर्णक्रमीय रूप से निर्भर और अत्यधिक उच्च है: उपयोग की जाने वाली शक्ति घनत्व, एक वाट प्रति वर्ग मीटर के दसवें हिस्से के बराबर, उन लोगों के लिए तुलनीय है जो पौधों के फोटोरेगुलेटरी सिस्टम के लिए प्रभावी हैं। चूंकि डीएनए कारक अलगाव परीक्षण की मदद से स्थापित करना संभव था, इस तरह की प्रकाश संवेदनशीलता ऊतकों और अंगों से ली गई विभिन्न प्रजातियों की मानव और पशु कोशिकाओं के पास होती है: चूहों, कुत्तों और मनुष्यों के लिम्फोसाइट्स, चूहे के जिगर की कोशिकाएं, प्राप्त संस्कृतियों की कोशिकाएं मानव फाइब्रोब्लास्ट, हम्सटर किडनी और घातक माउस फाइब्रोब्लास्ट से।

ये सभी तथ्य इस धारणा की पुष्टि करते हैं कि स्तनधारियों में प्रकाश धारणा की एक विशेष प्रणाली होती है, संभवतः पौधों की फाइटोक्रोम प्रणाली के समान होती है और नियामक कार्य भी करती है। फाइटोक्रोम विनियमन प्रणाली के साथ जानवरों की पुटीय प्रकाश संश्लेषक प्रणाली की समानता उनकी मुख्य विशेषताओं की तुलना से प्रमाणित होती है। उच्च प्रकाश संवेदनशीलता के अलावा, फाइटोक्रोमिक प्रणाली को क्रिया की एक कम खुराक (ट्रिगर) प्रकृति की विशेषता है, जो किसी को याद रखता है और, शायद, चिकित्सकों द्वारा उपयोग की जाने वाली खुराक की बड़ी परिवर्तनशीलता (परिमाण के दो आदेशों के अंतर के साथ) की व्याख्या करता है। लेजर बायोस्टिम्यूलेशन; कोशिका झिल्लियों के साथ फाइटोक्रोम प्रणाली (साथ ही हमारे द्वारा वर्णित प्रभाव) का संयुग्मन; कई लेखकों के अनुसार, डीएनए, आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण पर फाइटोक्रोम प्रणाली का नियंत्रण, जिसका गठन हीलियम-नियॉन लेजर से विकिरणित ऊतकों में होता है, को भी बढ़ाया जाता है।

प्रतिक्रिया दें संदर्भ

1. ए एन रेमीज़ोव "चिकित्सा और जैविक भौतिकी"

2. "सर्जरी में लेजर" प्रो. द्वारा संपादकीय। ठीक है। स्कोबेलकिना

3. "लेजर इन क्लिनिकल मेडिसिन" संपादकीय एस. डी. पलेटनेव द्वारा

चिकित्सा में लेजर और विकिरण का अनुप्रयोग। आधुनिक चिकित्सा में लेजर

परिचय

लेजर और चिकित्सा में उनके आवेदन

कुछ प्रकार के लेज़रों के लक्षण।

नए लेख

लोकप्रिय लेख