Lazerio ir spinduliuotės taikymas medicinoje. Lazeriai šiuolaikinėje medicinoje

Šiuolaikinė medicina naudoja daugybę mokslo ir technologijų pažangos. Jie padeda laiku diagnozuoti ligas ir prisideda prie sėkmingo jų gydymo. Gydytojai savo darbe aktyviai naudoja lazerio spinduliuotės galimybes. Priklausomai nuo bangos ilgio, jis gali turėti skirtingą poveikį kūno audiniams. Todėl mokslininkai išrado daugybę medicininių daugiafunkcinių prietaisų, kurie plačiai naudojami klinikinėje praktikoje. Pakalbėkime apie lazerių ir spinduliuotės panaudojimą medicinoje kiek plačiau.

Lazerinė medicina vystosi trijose pagrindinėse srityse: chirurgijos, terapijos ir diagnostikos. Lazerio spinduliuotės poveikį audiniams lemia spinduliuotės diapazonas, bangos ilgis ir emiterio fotono energija. Apskritai visų rūšių lazerio poveikį medicinoje organizmui galima suskirstyti į dvi grupes

Mažo intensyvumo lazerio spinduliuotė;
- didelio intensyvumo lazerio spinduliuotė.

Kaip žemo intensyvumo lazerio spinduliuotė veikia organizmą?

Tokio lazerio poveikis gali sukelti biofizinių ir cheminių procesų pokyčius organizmo audiniuose. Taip pat tokia terapija lemia medžiagų apykaitos pokyčius (medžiagų apykaitos procesus) ir jo bioaktyvaciją. Mažo intensyvumo lazerio poveikis sukelia morfologinius ir funkciniai pokyčiai nervinis audinys.

Šis poveikis taip pat stimuliuoja širdies ir kraujagyslių sistema ir mikrocirkuliacija.
Kitas mažo intensyvumo lazeris padidina odos ląstelių ir audinių elementų biologinį aktyvumą, todėl raumenyse suaktyvėja intraląsteliniai procesai. Jo naudojimas leidžia pradėti redokso procesus.
Be kita ko panašus metodas ekspozicija teigiamai veikia bendrą organizmo stabilumą.

Koks gydomasis poveikis pasiekiamas naudojant mažo intensyvumo lazerio spinduliuotę?

Šis gydymo metodas padeda pašalinti uždegimą, sumažinti patinimą, pašalinti skausmingi pojūčiai ir regeneracijos procesų aktyvinimas. Be to, jis stimuliuoja fiziologines funkcijas ir imuninį atsaką.

Kokiais atvejais gydytojai gali naudoti mažo intensyvumo lazerio spinduliuotę?

Šis poveikio metodas skirtas pacientams, sergantiems ūminiu ir lėtiniu uždegiminiai procesaiįvairiose vietose, minkštųjų audinių pažeidimai, nudegimai, nušalimai ir odos negalavimai. Tikslinga jį naudoti esant periferinėms ligoms nervų sistema, raumenų ir kaulų sistemos ligos bei daugelis širdies ir kraujagyslių ligų.

Mažo intensyvumo lazerio spinduliuotė taip pat naudojama gydant kvėpavimo sistemą, virškinamąjį traktą, Urogenitalinė sistema, ENT ligos ir imuniniai sutrikimai.

Šis gydymo metodas plačiai taikomas odontologijoje: gleivinių ligų korekcijai. burnos ertmė, periodonto ligos ir TMJ (temporomandibulinis sąnarys).

Be to, šiuo lazeriu gydomi nekarioziniai pažeidimai, atsiradę kietuosiuose dantų audiniuose, kariesas, pulpitas ir periodontitas, veido skausmas, žandikaulių srities uždegiminiai pažeidimai ir sužalojimai.

Didelio intensyvumo lazerio spinduliuotės taikymas medicinoje

Didelio intensyvumo lazerio spinduliuotė dažniausiai naudojama chirurgijoje ir įvairiose srityse. Juk didelio intensyvumo lazerio spinduliuotės įtaka padeda pjauti audinius (veikia kaip lazerinis skalpelis). Kartais jis naudojamas antiseptiniam poveikiui pasiekti, krešėjimo plėvelei suformuoti ir apsauginei užtvarai nuo agresyvaus poveikio. Be to, tokiu lazeriu galima suvirinti metalinius protezus ir įvairius ortodontinius prietaisus.

Kaip didelio intensyvumo lazerio spinduliuotė veikia organizmą?

Šis poveikio būdas sukelia terminius audinių nudegimus arba sukelia jų krešėjimą. Tai sukelia pažeistų vietų išgaravimą, degimą arba suanglėjimą.

Kai naudojama didelio intensyvumo lazerio šviesa

Šis organizmo poveikio būdas plačiai taikomas atliekant įvairias chirurgines intervencijas urologijos, ginekologijos, oftalmologijos, otolaringologijos, ortopedijos, neurochirurgijos ir kt.

Tuo pačiu metu lazerinė chirurgija turi daug privalumų:

Praktiškai be kraujo operacijos;
- maksimalus aseptiškumas (sterilumas);
- minimalios pooperacinės komplikacijos;
- minimalus poveikis kaimyniniams audiniams;
- trumpas pooperacinis laikotarpis;
- didelis tikslumas;
- sumažinti randų susidarymo tikimybę.

Lazerinė diagnostika

Šis diagnostikos metodas yra progresuojantis ir besivystantis. Tai leidžia nustatyti daugelį rimtų ligų ankstyvoje vystymosi stadijoje. Yra įrodymų, kad lazerinė diagnostika padeda nustatyti odos, kaulinio audinio ir Vidaus organai. Jis naudojamas oftalmologijoje kataraktai aptikti ir jos stadijai nustatyti. Be to, šį tyrimo metodą praktikuoja hematologai, siekdami ištirti kokybinius ir kiekybinius kraujo ląstelių pokyčius.

Lazeris efektyviai nustato sveikų ir patologinių audinių ribas, gali būti naudojamas kartu su endoskopine įranga.

Radiacijos naudojimas kituose vaistuose

Gydytojai plačiai naudoja įvairių tipų spinduliuotę įvairių ligų gydymui, diagnostikai ir profilaktikai. Norėdami sužinoti apie radiacijos naudojimą, tiesiog sekite dominančias nuorodas:

Rentgeno spinduliai medicinoje
- Radio bangos
- terminiai ir jonizuojantys spinduliai
- ultravioletinė spinduliuotė medicinoje
- infraraudonoji spinduliuotė medicinoje

ĮVADAS

Pagrindiniai instrumentai, kuriuos chirurgas naudoja audinių išpjaustymui, yra skalpelis ir žirklės, t. y. pjovimo instrumentai. Tačiau žaizdas ir įpjovimus, padarytus skalpeliu ir žirklėmis, lydi kraujavimas, todėl reikia naudoti specialias hemostazės priemones. Be to, kai liečiasi su audiniais, pjovimo instrumentai gali išplisti mikroflorą ir piktybines naviko ląsteles išilgai pjovimo linijos. Šiuo atžvilgiu chirurgai ilgą laiką svajojo turėti instrumentą, kuris padarytų be kraujo pjūvį ir kartu sunaikintų patogeninę mikroflorą ir naviko ląsteles chirurginėje žaizdoje. Intervencijos „sausame chirurginiame lauke“ idealiai tinka bet kokio profilio chirurgams.

Bandymai sukurti „idealų“ skalpelį siekia praėjusio amžiaus pabaigą, kai buvo sukurtas vadinamasis elektrinis peilis, veikiantis naudojant aukšto dažnio sroves. Šį įrenginį, pažangesnius variantus, šiuo metu gana plačiai naudoja įvairių specialybių chirurgai. Tačiau kaupiantis patirčiai išryškėja neigiami „elektrochirurgijos“ aspektai, kurių pagrindinis – per didelė zona. terminis nudegimas audinys pjūvio srityje. Yra žinoma, kad kuo platesnė nudegimo sritis, tuo blogiau gyja chirurginė žaizda. Be to, naudojant elektrinį peilį, paciento kūną reikia įtraukti į elektros grandinę. Elektrochirurginiai prietaisai neigiamai veikia elektroninių prietaisų ir prietaisų, skirtų stebėti gyvybines organizmo funkcijas operacijos metu, veikimą. Kriochirurginiai aparatai taip pat daro didelį audinių pažeidimą, pablogina gijimo procesą. Audinių išpjaustymo krioskalpeliu greitis yra labai mažas. Tiesą sakant, tai apima ne skrodimą, o audinių sunaikinimą. Didelis nudegimo plotas pastebimas ir naudojant plazminį skalpelį. Jei atsižvelgsime į tai, kad lazerio spindulys pasižymi ryškiomis hemostazinėmis savybėmis, taip pat gebėjimu užsandarinti bronchus, tulžies latakus ir kasos latakus, tai lazerio technologijos panaudojimas chirurgijoje tampa itin perspektyvus. Trumpai išvardinti kai kurie lazerių naudojimo chirurgijoje privalumai pirmiausia susiję su anglies dioksido lazeriais (CO 2 lazeriais). Be jų, medicinoje naudojami lazeriai, veikiantys kitais principais ir kitomis darbinėmis medžiagomis. Šie lazeriai turi iš esmės skirtingas savybes, kai jie veikia biologinius audinius ir yra naudojami palyginti siauroms indikacijoms, ypač širdies ir kraujagyslių chirurgijoje, onkologijoje ir gydymui. chirurginės ligos oda ir matomos gleivinės ir kt.

LAZERIAI IR JŲ TAIKYMAS medicinoje

Nepaisant bendros šviesos ir radijo bangų prigimties, optika ir radijo elektronika daugelį metų vystėsi nepriklausomai, nepriklausomai viena nuo kitos. Atrodė, kad šviesos šaltiniai – sužadintos dalelės ir radijo bangų generatoriai – turi mažai ką bendro. Tik XX amžiaus viduryje atsirado darbas kuriant molekulinius stiprintuvus ir radijo bangų generatorius, kurie pažymėjo naujos nepriklausomos fizikos srities – kvantinės elektronikos – pradžią.

Kvantinė elektronika tiria elektromagnetinių virpesių stiprinimo ir generavimo metodus, naudojant stimuliuojamą kvantinių sistemų emisiją. Pažanga šioje žinių srityje vis dažniau naudojama mokslo ir technologijų srityse. Susipažinkime su kai kuriais reiškiniais, kuriais grindžiama kvantinė elektronika ir optinių kvantinių generatorių – lazerių – veikimas.

Lazeriai yra šviesos šaltiniai, veikiantys priverstinės (stimuliuojamos, sukeltos) fotonų emisijos procesu, kurį sukelia sužadinti atomai ar molekulės, veikiant tokio paties dažnio fotonų spinduliuotei. Išskirtinis šio proceso bruožas yra tas, kad stimuliuojamos emisijos metu susidarantis fotonas dažniu, faze, kryptimi ir poliarizacija yra identiškas jį sukėlusiam išoriniam fotonui. Tai lemia unikalių savybių kvantiniai generatoriai: didelė spinduliuotės darna erdvėje ir laike, didelis monochromatiškumas, siauras spinduliavimo pluošto kryptingumas, didžiulė galios srauto koncentracija ir galimybė fokusuoti į labai mažus tūrius. Lazeriai kuriami įvairių aktyvių terpių pagrindu: dujinės, skystos ar kietos. Jie gali skleisti labai plataus bangos ilgio diapazoną – nuo 100 nm (ultravioletinė šviesa) iki 1,2 mikrono (infraraudonoji spinduliuotė) – ir gali veikti tiek nuolatiniu, tiek impulsiniu režimu.

Lazeris susideda iš trijų iš esmės svarbių komponentų: emiterio, siurblinės sistemos ir maitinimo šaltinio, kurio veikimas užtikrinamas specialių pagalbinių prietaisų pagalba.

Emiteris skirtas siurblio energijai paversti (helio-neono mišinio 3 perkėlimas į aktyvią būseną) lazerio spinduliuote ir turi optinį rezonatorių, kuris paprastai yra kruopščiai pagamintų atspindinčių, laužiančių ir fokusuojančių elementų sistema, vidinėje kurią tam tikro tipo elektromagnetinės bangos sužadina ir palaiko optinio diapazono svyravimus. Optinis rezonatorius turi turėti minimalius nuostolius darbinėje spektro dalyje, didelį tikslumą gaminant komponentus ir jų tarpusavio montavimą.

Lazerių kūrimas pasirodė įmanomas įgyvendinus tris pagrindines fizines idėjas: stimuliuojamą emisiją, termodinamiškai nepusiausvyros atvirkštinės atominės energijos lygių populiacijos sukūrimą ir teigiamą Atsiliepimas.

Sužadintos molekulės (atomai) gali skleisti liuminescencinius fotonus. Toks spinduliavimas yra spontaniškas procesas. Tai atsitiktinis ir chaotiškas laike, dažniu (gali būti perėjimų tarp skirtinguose lygiuose), sklidimo ir poliarizacijos kryptimi. Kita spinduliuotė – priverstinė arba indukuota – atsiranda, kai fotonas sąveikauja su sužadinta molekule, jei fotono energija yra lygi atitinkamų energijos lygių skirtumui. Esant priverstinei (sukeltai) emisijai, per sekundę atliekamų perėjimų skaičius priklauso nuo fotonų, patenkančių į medžiagą per tą patį laiką, skaičiaus, t.y. nuo šviesos intensyvumo, taip pat nuo sužadintų molekulių skaičiaus. Kitaip tariant, kuo didesnė atitinkamų sužadintų energijos būsenų populiacija, tuo didesnis priverstinių perėjimų skaičius.

Indukuota spinduliuotė visais atžvilgiais, taip pat ir faze, yra identiška krintančiajai spinduliuotei, todėl galima kalbėti apie koherentinį elektromagnetinės bangos stiprinimą, kuris naudojamas kaip pirmoji pamatinė lazerio generavimo principų idėja.

Antroji idėja, įgyvendinta kuriant lazerius, yra sukurti termodinamiškai nepusiausvyras sistemas, kuriose, priešingai Boltzmanno dėsniui, daugiau aukštas lygis dalelių yra daugiau nei ant apatinės. Terpės būsena, kurioje bent dviem energijos lygiams paaiškėja, kad didesnės energijos dalelių skaičius viršija mažesnės energijos dalelių skaičių, vadinama būsena su apverstų lygių populiacija, o terpė vadinama aktyvia. Lazerio darbinė medžiaga yra aktyvioji terpė, kurioje fotonai sąveikauja su sužadintais atomais, sukeldami priverstinius jų perėjimus į žemesnį lygį, skleidžiant indukuotos (stimuliuojamos) spinduliuotės kvantus. Būsena su atvirkštine lygių populiacija formaliai gaunama iš Boltzmann skirstinio T< 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.

Populiacijos inversijos būsena gali būti sukurta parenkant mažesnės energijos daleles arba specialiai jas sužadinant, pavyzdžiui, šviesa ar elektros išlydžiu. Pati savaime neigiamos temperatūros būsena neegzistuoja ilgą laiką.

Trečioji lazerio generavimo principuose naudojama idėja kilo iš radiofizikos ir yra teigiamo grįžtamojo ryšio panaudojimas. Jį įgyvendinant dalis generuojamos stimuliuotos emisijos lieka darbinės medžiagos viduje ir sukelia vis daugiau sužadintų atomų skatinamą emisiją. Tokiam procesui įgyvendinti aktyvioji terpė dedama į optinį rezonatorių, dažniausiai susidedantį iš dviejų veidrodžių, parinktų taip, kad joje kylanti spinduliuotė pakartotinai pereitų per aktyviąją terpę, paversdama ją koherentinės stimuliuojamos spinduliuotės generatoriumi.

Pirmąjį tokį mikrobangų diapazono generatorių (maser) 1955 metais savarankiškai suprojektavo sovietų mokslininkai N. G. Basoi ir A. M. Prokhorovas bei amerikiečių mokslininkai – C. Townesas ir kt. Kadangi šio prietaiso veikimas buvo pagrįstas stimuliuojamos emisijos amoniako molekulėmis, generatorius buvo vadinamas molekuliniu.

1960 m. buvo sukurtas pirmasis kvantinis regimosios spinduliuotės generatorius - lazeris, kurio darbo medžiaga (aktyvioji terpė) yra rubino kristalas. Tais pačiais metais buvo sukurtas helio-neono dujų lazeris. Didžiulę šiuo metu kuriamų lazerių įvairovę galima suskirstyti pagal darbinės medžiagos tipą: išskiriami dujiniai, skystieji, puslaidininkiniai ir kietojo kūno lazeriai. Priklausomai nuo lazerio tipo, energija populiacijos inversijai sukurti tiekiama įvairiais būdais: sužadinimas labai intensyvia šviesa – „optinis siurbimas“, elektros dujų išlydis, o puslaidininkiniuose lazeriuose – elektros srovė. Pagal švytėjimo pobūdį lazeriai skirstomi į impulsinius ir nuolatinius.

Panagrinėkime kietojo kūno rubino lazerio veikimo principą. Rubinas yra aliuminio oksido Al 2 0 3 kristalas, kuriame kaip priemaiša yra apie 0,05 % chromo jonų Cr 3+. Chromo jonų sužadinimas atliekamas optiniu siurbimu naudojant didelės galios impulsinius šviesos šaltinius. Viename iš konstrukcijų naudojamas elipsinio skerspjūvio vamzdinis atšvaitas. Atšvaito viduje yra tiesioginė ksenoninė blykstės lempa ir rubino strypas, esantis išilgai linijų, einančių per elipsės židinius (1 pav.). Vidinis aliuminio reflektoriaus paviršius yra labai poliruotas arba padengtas sidabru. Pagrindinė elipsinio reflektoriaus savybė yra ta, kad šviesa, išeinanti iš vieno jo židinio (ksenoninės lempos) ir atsispindinti nuo sienų, patenka į kitą reflektoriaus židinį (rubino strypą).

Rubino lazeris veikia pagal trijų lygių schemą (2 pav. a). Dėl optinio siurbimo chromo jonai iš žemės lygio 1 pereina į trumpalaikę sužadinimo būseną 3. Tada įvyksta neradiacinis perėjimas į ilgalaikę (metastabilią) būseną 2, iš kurios atsiranda savaiminio spinduliavimo tikimybė. perėjimas yra palyginti mažas. Todėl 2 būsenoje susikaupia sužadinti jonai ir susidaro atvirkštinė populiacija tarp 1 ir 2 lygių. Normaliomis sąlygomis perėjimas iš 2 į 1 lygį vyksta savaime ir jį lydi 694,3 nm bangos ilgio liuminescencija. Lazerio ertmė turi du veidrodžius (žr. 1 pav.), kurių vienas turi atspindžios ir į veidrodį krintančios šviesos intensyvumo atspindžio koeficientą R, kitas veidrodis yra permatomas ir praleidžia dalį ant jo patenkančios spinduliuotės ( R< 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.

Kartu su rubino lazeriu, veikiančiu pagal trijų lygių schemą, plačiai paplito keturių lygių lazerinės schemos, paremtos retųjų žemių elementų (neodimio, samariumo ir kt.) jonais, įterptais į kristalinę ar stiklo matricą (24 pav. , b). Tokiais atvejais sukuriama populiacijos inversija tarp dviejų sužadintų lygių: ilgalaikio 2 lygio ir trumpalaikio 2 lygio.

Labai paplitęs dujinis lazeris yra helio-neoninis lazeris, sužadinamas elektros iškrova. Joje esanti aktyvioji terpė – helio ir neono mišinys santykiu 10:1, o slėgis apie 150 Pa. Neoniniai atomai spinduliuoja, helio atomai atlieka pagalbinį vaidmenį. Fig. 24, c rodo helio ir neono atomų energijos lygius. Generacija vyksta pereinant tarp 3 ir 2 neono lygių. Norint sukurti atvirkštinę populiaciją tarp jų, reikia užpildyti 3 lygį ir tuščią 2 lygį. 3 lygio populiacija atsiranda helio atomų pagalba. Elektros iškrovos metu elektronų smūgis sužadina helio atomus į ilgaamžę būseną (kurios gyvavimo trukmė apie 10 3 s). Šios būsenos energija labai artima neono 3 lygio energijai, todėl sužadintam helio atomui susidūrus su nesužadintu neono atomu, perduodama energija, ko pasekoje apgyvendinamas 3 neono lygis. Gryno neono gyvavimo laikas šiame lygyje yra trumpas, o atomai pereina į 1 arba 2 lygius, o Boltzmann skirstinys yra realizuotas. 2 neono lygio išeikvojimas dažniausiai atsiranda dėl spontaniško jo atomų perėjimo į pagrindinę būseną susidūrus su išleidimo vamzdžio sienelėmis. Tai užtikrina stacionarią atvirkštinę neono 2 ir 3 lygių populiaciją.

Pagrindinis helio-neoninio lazerio konstrukcinis elementas (3 pav.) yra apie 7 mm skersmens dujų išlydžio vamzdis. Elektrodai yra įmontuoti į vamzdį, kad būtų sukurtas dujų išlydis ir sužadinamas helis. Vamzdžio galuose Brewsterio kampu yra langai, dėl kurių spinduliuotė yra plokštuminė poliarizacija. Vamzdžio išorėje montuojami plokštuminiai lygiagrečiai rezonatoriniai veidrodžiai, vienas jų yra permatomas (atspindžio koeficientas R< 100%). Таким образом, пучок вынужденного излучения выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Это лазер непрерывного действия.

Rezonatorių veidrodžiai gaminami su daugiasluoksnėmis dangomis, o dėl trukdžių sukuriamas reikiamas atspindžio koeficientas tam tikram bangos ilgiui. Dažniausiai naudojami helio-neoniniai lazeriai, skleidžiantys raudoną šviesą, kurios bangos ilgis yra 632,8 nm. Tokių lazerių galia nedidelė, neviršija 100 mW.

Lazerių naudojimas grindžiamas jų spinduliavimo savybėmis: dideliu monochromatiškumu (~ 0,01 nm), pakankamai didele galia, pluošto siaurumu ir koherentiškumu.

Šviesos pluošto siaurumas ir maža divergencija leido lazeriais išmatuoti atstumą tarp Žemės ir Mėnulio (gaunamas tikslumas apie keliasdešimt centimetrų), Veneros ir Merkurijaus sukimosi greitį ir kt.

Jų naudojimas holografijoje pagrįstas lazerio spinduliuotės koherentiškumu. Gastroskopai buvo sukurti remiantis helio-neoniniu lazeriu, naudojant šviesolaidinius pluoštus, kurie leidžia holografiškai suformuoti trimatį skrandžio vidinės ertmės vaizdą.

Vienspalvis lazerio spinduliuotės pobūdis yra labai patogus įdomiems atomų ir molekulių Ramano spektrams.

Lazeriai plačiai naudojami chirurgijoje, odontologijoje, oftalmologijoje, dermatologijoje ir onkologijoje. Biologinis lazerio spinduliuotės poveikis priklauso ir nuo biologinės medžiagos savybių, ir nuo lazerio spinduliuotės savybių.

Visi medicinoje naudojami lazeriai sutartinai skirstomi į 2 tipus: žemo intensyvumo (intensyvumas neviršija 10 W/cm2, dažniausiai apie 0,1 W/cm2) – gydomuosius ir didelio intensyvumo – chirurginius. Galingiausių lazerių intensyvumas gali siekti 10 14 W/cm 2, medicinoje dažniausiai naudojami 10 2 - 10 6 W/cm 2 intensyvumo lazeriai.

Mažo intensyvumo lazeriai yra tie, kurie tiesiogiai švitinimo metu nesukelia pastebimo destruktyvaus poveikio audiniams. Matomojoje ir ultravioletinėje spektro srityse jų poveikį sukelia fotocheminės reakcijos ir jie nesiskiria nuo monochromatinės šviesos, gaunamos iš įprastų, nenuoseklių šaltinių, poveikio. Tokiais atvejais lazeriai yra tiesiog patogūs vienspalviai šviesos šaltiniai, užtikrinantys tikslią ekspozicijos lokalizaciją ir dozavimą. Pavyzdžiai apima helio-neoninio lazerio šviesos naudojimą gydymui trofinės opos, koronarinė ligaširdys ir kt., taip pat kriptonas ir kiti lazeriai fotocheminiam navikų pažeidimui fotodinaminėje terapijoje.

Kokybiškai nauji reiškiniai pastebimi naudojant matomą arba ultravioletinę didelio intensyvumo lazerių spinduliuotę. Laboratoriniuose fotocheminiuose eksperimentuose su įprastais šviesos šaltiniais, taip pat gamtoje, veikiant saulės šviesai, dažniausiai atsiranda vieno fotono sugertis. Tai teigiama antrajame fotochemijos dėsnyje, suformuluotame Starko ir Einšteino: kiekviena molekulė, dalyvaujanti cheminėje reakcijoje, veikiama šviesos, sugeria vieną spinduliuotės kvantą, kuris ir sukelia reakciją. Antrojo dėsnio aprašytas vieno fotono sugerties pobūdis yra įvykdytas, nes esant įprastam šviesos intensyvumui, dviem fotonams vienu metu patekti į pagrindinės būsenos molekulę praktiškai neįmanoma. Jei toks įvykis įvyktų, išraiška būtų tokia:

2hv = E t - E k ,

o tai reikštų dviejų fotonų energijos sumavimą molekulei pereinant iš energetinės būsenos E k į būseną su energija E g. Taip pat elektroniniu būdu sužadintos molekulės neabsorbuoja fotonų, nes jų gyvavimo laikas trumpas, paprastai naudojamas švitinimo intensyvumas yra mažas. Todėl elektroniniu būdu sužadintų molekulių koncentracija yra maža, o kito fotono sugertis yra labai mažai tikėtina.

Tačiau padidinus šviesos intensyvumą, tampa įmanoma dviejų fotonų sugertis. Pavyzdžiui, apšvitinus DNR tirpalus didelio intensyvumo impulsine lazerio spinduliuote, kurios bangos ilgis yra apie 266 nm, DNR molekulės jonizuojasi, panašiai kaip y spinduliuotės sukeliama. Mažo intensyvumo ultravioletinės spinduliuotės poveikis jonizacija nesukėlė. Nustatyta, kad nukleorūgščių ar jų bazių vandeninių tirpalų švitinimas pikosekundiniais (impulso trukmė 30 ps) arba nanosekundžių (10 ns) impulsais, kurių intensyvumas didesnis nei 10 6 W/cm 2, lėmė elektroninius perėjimus, dėl kurių molekulės jonizuojasi. Su pikosekundiniais impulsais (4 pav., a) aukštų elektroninių lygių populiacija susidarė pagal schemą (S 0 --> S1 --> S n), o su hv hv nanosekundiniais impulsais (4 pav., b) - pagal schemą (S 0 --> S1 -> T g -> T p). Abiem atvejais molekulės gavo energijos, viršijančios jonizacijos energiją.

DNR sugerties juosta yra ultravioletinėje spektro srityje< 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).

Sugeriant bet kokią spinduliuotę, išsiskiria tam tikras energijos kiekis šilumos pavidalu, kuris iš sužadintų molekulių išsisklaido į aplinkinę erdvę. Infraraudonąją spinduliuotę daugiausia sugeria vanduo ir daugiausia sukelia šiluminį poveikį. Todėl didelio intensyvumo infraraudonųjų spindulių lazerių spinduliuotė sukelia pastebimą tiesioginį šiluminį poveikį audiniams. Lazerio spinduliuotės terminis poveikis medicinoje daugiausia suprantamas kaip biologinių audinių išgarinimas (pjaustymas) ir koaguliacija. Tai taikoma įvairiems lazeriams, kurių intensyvumas yra nuo 1 iki 10 7 W/cm 2 ir kurių švitinimo trukmė nuo milisekundžių iki kelių sekundžių. Tai, pavyzdžiui, CO 2 dujų lazeris (kurio bangos ilgis 10,6 μm), Nd:YAG lazeris (1,064 μm) ir kt. Nd:YAG lazeris yra plačiausiai naudojamas kietojo kūno keturių lygių lazeris. Generuojama neodimio jonų (Nd 3+) perėjimų metu, įvedant į Y 3 Al 5 0 12 itrio aliuminio granato (YAG) kristalus.

Šildant audinį, dalis šilumos pašalinama dėl šilumos laidumo ir kraujotakos. Esant žemesnei nei 40 °C temperatūrai, nepastebima negrįžtama žala. 60 °C temperatūroje prasideda baltymų denatūracija, audinių krešėjimas ir nekrozė. Esant 100-150 °C temperatūrai, dehidratacija ir suanglėjimas, o aukštesnėje nei 300 °C temperatūroje audinys išgaruoja.

Kai spinduliuotė gaunama iš didelio intensyvumo fokusuoto lazerio, susidaro didelis šilumos kiekis, todėl audinyje susidaro temperatūros gradientas. Spindulio smūgio taške audinys išgaruoja, o gretimose vietose susidaro anglis ir koaguliacija (6 pav.). Fotogarinimas yra sluoksnio pašalinimo arba audinio pjaustymo metodas. Dėl krešėjimo kraujagyslės uždaromos ir kraujavimas sustoja. Taigi, fokusuotas ištisinio CO 2 lazerio (), kurio galia yra apie 2 * 10 3 W/cm 2, spindulys naudojamas kaip chirurginis skalpelis biologiniams audiniams pjauti.

Jei sumažinsite ekspozicijos trukmę (10–10 s) ir padidinsite intensyvumą (virš 10 6 W/cm 2), anglėjimo ir krešėjimo zonų dydžiai taps nereikšmingi. Šis procesas vadinamas fotoabliacija (fotopašalinimu) ir naudojamas audinių sluoksniui pašalinti. Fotoabliacija vyksta esant 0,01-100 J/cm 2 energijos tankiui.

Toliau didėjant intensyvumui (10 W/cm ir daugiau), galimas kitas procesas – „optinis gedimas“. Šis reiškinys yra tas, kad dėl labai didelio lazerio spinduliuotės elektrinio lauko stiprumo (palyginti su atominių elektrinių laukų stiprumu) medžiaga jonizuojasi, susidaro plazma ir susidaro mechaninės jėgos. smūginės bangos. Dėl optinio skilimo cheminė medžiaga nereikalauja sugerti šviesos kvantų įprasta prasme; tai stebima skaidrioje terpėje, pavyzdžiui, ore.

Medicinoje lazerinės sistemos buvo pritaikytos lazerinio skalpelio forma. Jo naudojimą chirurginėms operacijoms lemia šios savybės:

Pjūvis yra gana bekraujas, nes kartu su audinių išpjaustymu koaguliuoja žaizdos kraštus, „užsandarindamas“ ne per dideles kraujagysles;

Lazerinis skalpelis išsiskiria pastoviomis pjovimo savybėmis. Palietus kietą daiktą (pavyzdžiui, kaulu), skalpelis neišjungiamas. Mechaniniam skalpeliui tokia situacija būtų lemtinga;

Lazerio spindulys dėl savo skaidrumo leidžia chirurgui matyti operuojamą vietą. Įprasto skalpelio ašmenys, taip pat elektrinio peilio ašmenys, visada tam tikru mastu blokuoja chirurgo darbo lauką;

Lazerio spindulys perpjauna audinį per atstumą, nedarydamas jokio mechaninio poveikio audiniui;

Lazerinis skalpelis užtikrina absoliutų sterilumą, nes su audiniu sąveikauja tik spinduliuotė;

Lazerio spindulys veikia griežtai lokaliai, audinių išgaravimas vyksta tik židinio taške. Gretimos audinių sritys pažeidžiamos žymiai mažiau nei naudojant mechaninį skalpelį;

Klinikinė praktika parodė, kad lazeriniu skalpeliu padaryta žaizda beveik neskauda ir greičiau gyja.

Praktinis lazerių panaudojimas chirurgijoje prasidėjo SSRS 1966 metais A.V.Višnevskio institute. Lazerinis skalpelis buvo naudojamas atliekant krūtinės ląstos ir pilvo ertmės vidaus organų operacijas. Šiuo metu lazerio spinduliais atliekamos odos plastinės operacijos, stemplės, skrandžio, žarnyno, inkstų, kepenų, blužnies ir kitų organų operacijos. Labai pagunda lazeriu atlikti operacijas organuose, kuriuose yra daug kraujagyslių, pavyzdžiui, širdyje ir kepenyse.

Kai kurių tipų lazerių charakteristikos.

Šiuo metu yra didžiulė lazerių įvairovė, besiskirianti aktyviomis terpėmis, galiomis, darbo režimais ir kitomis savybėmis. Nereikia jų visų aprašyti. Todėl čia yra trumpas lazerių aprašymas, kuris gana pilnai atspindi pagrindinių lazerių tipų charakteristikas (darbo režimas, siurbimo būdai ir kt.)

Rubino lazeris. Pirmasis kvantinės šviesos generatorius buvo rubino lazeris, sukurtas 1960 m.

Darbinė medžiaga yra rubinas, kuris yra aliuminio oksido Al 2 O 3 (korundo) kristalas, į kurį augimo metu kaip priemaiša patenka chromo oksido Cr 2 Oz. Raudona rubino spalva atsiranda dėl teigiamo jono Cr +3. Al 2 O 3 kristalų gardelėje Cr +3 jonas pakeičia Al +3 joną. Dėl to kristale atsiranda dvi sugerties juostos: viena žaliojoje, kita mėlynojoje spektro dalyje. Rubino raudonos spalvos tankis priklauso nuo Cr +3 jonų koncentracijos: kuo didesnė koncentracija, tuo tirštesnė raudona spalva. Tamsiai raudoname rubine Cr +3 jonų koncentracija siekia 1%.

Kartu su mėlyna ir žalia sugerties juostomis yra du siauri energijos lygiai E 1 ir E 1 ', iš kurių pereinant į pagrindinį lygį skleidžiama šviesa, kurios bangos ilgiai yra 694,3 ir 692,8 nm. Linijos plotis yra maždaug 0,4 nm kambario temperatūroje. 694,3 nm linijos priverstinių perėjimų tikimybė yra didesnė nei 692,8 nm linijos. Todėl lengviau dirbti su 694,3 nm linija. Tačiau taip pat galima sukurti 692,8 nm linijas, jei naudojate specialius veidrodžius, kurių atspindžio koeficientas yra didelis l = 692,8 nm, o mažas - l = 694,3 nm.

Kai rubinas apšvitinamas balta šviesa, mėlyna ir žalia spektro dalys sugeriamos, o raudonoji dalis atsispindi. Rubino lazeris naudoja optinį siurbimą su ksenono lempa, kuri sukuria didelio intensyvumo šviesos blyksnius, kai per jį praeina srovės impulsas, kaitinantis dujas iki kelių tūkstančių kelvinų. Nuolatinis siurbimas yra neįmanomas, nes lempa negali atlaikyti nuolatinio veikimo esant tokiai aukštai temperatūrai. Gauta spinduliuotė savo savybėmis artima visiškai juodo kūno spinduliuotei. Spinduliavimą sugeria Cr + jonai, kurie dėl to pereina į energijos lygius absorbcijos juostų srityje. Tačiau iš šių lygių Cr +3 jonai labai greitai dėl nespinduliuojančio perėjimo pereina į lygius E 1, E 1 '. Šiuo atveju perteklinė energija perduodama gardelėi, t.y., paverčiama gardelės virpesių energija arba, kitaip tariant, fotonų energija. E 1, E 1 lygiai yra metastabilūs. E 1 lygio tarnavimo laikas yra 4,3 ms. Siurblio impulso metu sužadinti atomai kaupiasi E 1 ir E 1 ' lygiuose, sukurdami reikšmingą atvirkštinę populiaciją, palyginti su E 0 lygiu (tai nesužadintų atomų lygis).

Rubino kristalas auginamas apvalaus cilindro pavidalu. Lazeriams dažniausiai naudojami šių dydžių kristalai: ilgis L = 5 cm, skersmuo d = 1 cm. Į elipsės formos ertmę su labai atspindinčiu vidiniu paviršiumi įdedama ksenono lempa ir rubino kristalas. Siekiant užtikrinti, kad visa ksenono lempos spinduliuotė pasiektų rubiną, rubino kristalas ir lempa, kuri taip pat turi apvalaus cilindro formą, yra išdėstyti elipsės formos ertmės atkarpos židiniuose lygiagrečiai jos generatrams. Dėl šios priežasties į rubiną nukreipiama spinduliuotė, kurios tankis beveik lygus spinduliuotės tankiui siurblio šaltinyje.

Vienas iš rubino kristalo galų nupjautas taip, kad būtų užtikrintas visiškas spindulio atspindys ir grįžimas nuo pjūvio kraštų. Šis pjūvis pakeičia vieną iš lazerinių veidrodžių. Antrasis rubino kristalo galas nupjautas Brewsterio kampu. Tai užtikrina, kad spindulys išeitų iš rubino kristalo neatsispindėdamas su atitinkama tiesine poliarizacija. Antrasis rezonatoriaus veidrodis yra šio pluošto kelyje. Taigi rubino lazerio spinduliuotė yra tiesiškai poliarizuota.

Helio-neono lazeris. Aktyvioji terpė yra dujinis helio ir neono mišinys. Generacija atsiranda dėl perėjimų tarp neono energijos lygių, o helis atlieka tarpininko vaidmenį, per kurį energija perduodama neoniniams atomams, kad būtų sukurta populiacijos inversija.

Iš esmės neonas gali generuoti lazerinius tyrimus dėl daugiau nei 130 skirtingų perėjimų. Tačiau intensyviausios linijos yra 632,8 nm, 1,15 ir 3,39 µm bangos ilgiuose. 632,8 nm banga yra matomoje spektro dalyje, o 1,15 ir 3,39 mikronų bangos yra infraraudonojoje.

Kai srove praeina per helio-neono dujų mišinį elektronų smūgio būdu, helio atomai sužadinami į 2 3 S ir 2 2 S būsenas, kurios yra metastabilios, nes perėjimas į pagrindinę būseną iš jų yra draudžiamas kvantine mechanine atranka. taisykles. Kai praeina srovė, šiuose lygiuose kaupiasi atomai. Kai sužadintas helio atomas susiduria su nesužadintu neono atomu, sužadinimo energija patenka į pastarąjį. Šis perėjimas vyksta labai efektyviai dėl gero atitinkamų lygių energijų sutapimo. Dėl to neono 3S ir 2S lygiuose susidaro atvirkštinė populiacija, palyginti su 2P ir 3P lygiais, todėl atsiranda galimybė generuoti lazerio spinduliuotę. Lazeris gali veikti nuolatiniu režimu. Helio-neono lazerio spinduliuotė yra tiesiškai poliarizuota. Paprastai helio slėgis kameroje yra 332 Pa, o neono - 66 Pa. Pastovi įtampa vamzdyje yra apie 4 kV. Vieno iš veidrodžių atspindžio koeficientas yra 0,999, o antrojo, per kurį išeina lazerio spinduliuotė, yra apie 0,990. Daugiasluoksniai dielektrikai naudojami kaip veidrodžiai, nes mažesni atspindžio koeficientai neužtikrina, kad bus pasiektas lazeravimo slenkstis.

Dujiniai lazeriai. Šiandien jie yra bene plačiausiai naudojamas lazerių tipas ir šiuo atžvilgiu yra neabejotinai pranašesni už net rubino lazerius. Didžioji dalis atliekamų tyrimų taip pat skirta dujiniams lazeriams. Tarp skirtingų dujinių lazerių tipų visada galima rasti tokį, kuris patenkins beveik visus lazerio reikalavimus, išskyrus labai didelę galią matomoje spektro srityje impulsiniu režimu. Didelės galios reikalingos daugeliui eksperimentų tiriant netiesines optines medžiagų savybes. Šiuo metu dujų lazeriuose didelės galios nėra gautos dėl paprastos priežasties – atomų tankis juose nėra pakankamai didelis. Tačiau beveik visiems kitiems tikslams galima rasti specifinį dujinių lazerių tipą, kuris bus pranašesnis ir už optiškai pumpuojamus kietojo kūno lazerius, ir už puslaidininkinius lazerius. Buvo skirta daug pastangų, kad šie lazeriai būtų konkurencingi dujiniams lazeriams, ir kai kuriais atvejais buvo pasiekta tam tikros sėkmės, tačiau tai visada buvo galimybių riba, o dujiniai lazeriai nerodo populiarumo mažėjimo požymių.

Dujų lazerių ypatumus dažnai lemia tai, kad jie, kaip taisyklė, yra atomų ar molekulių spektrų šaltiniai. Todėl perėjimų bangos ilgiai yra tiksliai žinomi. Jas lemia atominė struktūra ir dažniausiai nepriklauso nuo sąlygų aplinką. Lazavimo bangos ilgio stabilumas tam tikromis pastangomis gali būti žymiai pagerintas, palyginti su spontaniškos emisijos stabilumu. Dabar yra lazerių, kurių monochromatiškumas yra geresnis nei bet kuris kitas įrenginys. Tinkamai parinkus aktyviąją terpę, lazeravimą galima pasiekti bet kurioje spektro dalyje, nuo ultravioletinės (~ 2OOO A) iki tolimosios infraraudonosios srities (~ 0,4 mm), iš dalies apimančios mikrobangų sritį.

Taip pat nėra pagrindo abejoti, kad ateityje bus galima sukurti lazerius vakuuminei ultravioletinei spektro sričiai. Darbinių dujų retėjimas užtikrina mažo lūžio rodiklio terpės optinį homogeniškumą, o tai leidžia rezonatoriaus režimų struktūrai apibūdinti naudoti paprastą matematinę teoriją ir suteikia pasitikėjimo, kad išėjimo signalo savybės yra artimos teorinėms. . Nors dujų lazeryje elektros energijos pavertimo stimuliuojamos emisijos energija efektyvumas negali būti toks didelis kaip puslaidininkinio lazerio, dėl išlydžio valdymo paprastumo dujų lazeris daugeliui tikslų yra patogiausias veikti kaip vienas iš laboratorinių instrumentų. Kalbant apie didelę nuolatinę galią (priešingai nei impulsinė galia), dujinių lazerių prigimtis leidžia jiems šiuo atžvilgiu pranokti visų kitų tipų lazerius.

C0 2 -lazeris su uždaru tūriu. Anglies dioksido molekulės, kaip ir kitos molekulės, turi dryžuotą spektrą dėl vibracijos ir sukimosi energijos lygių. CO 2 lazeryje naudojamas perėjimas sukuria 10,6 mikronų bangos ilgio spinduliuotę, t.y. ji yra infraraudonojoje spektro srityje. Naudojant vibracijos lygius, galima šiek tiek keisti spinduliavimo dažnį maždaug nuo 9,2 iki 10,8 μm. Energija CO 2 molekulėms perduodama iš azoto molekulių N 2, kurios pačios sužadinamos elektronų smūgiu, kai srovė teka per mišinį.

Azoto molekulės N2 sužadinta būsena yra metastabili ir yra 2318 cm -1 atstumu nuo žemės paviršiaus, o tai labai artima CO2 molekulės energijos lygiui (001). Dėl N2 sužadintos būsenos metastabilumo sužadintų atomų skaičius kaupiasi praeinant srovei. Kai N 2 susiduria su CO 2, vyksta rezonansinis sužadinimo energijos perdavimas iš N 2 į CO 2. Dėl to populiacijos inversija įvyksta tarp CO 2 molekulių lygių (001), (100), (020). Paprastai, norint sumažinti (100) lygio populiaciją, kuri turi ilgą tarnavimo laiką, o tai trukdo generacijai pereinant į šį lygį, pridedamas helis. Įprastomis sąlygomis lazerio dujų mišinys susideda iš helio (1330 Pa), azoto (133 Pa) ir anglies dioksido (133 Pa).

Kai veikia CO 2 lazeris, CO 2 molekulės suyra į CO ir O, dėl to susilpnėja aktyvioji terpė. Tada CO skyla į C ir O, o anglis nusėda ant elektrodų ir vamzdelio sienelių. Visa tai pablogina CO 2 lazerio veikimą. Norint įveikti žalingą šių veiksnių poveikį, į uždarą sistemą pridedami vandens garai, kurie skatina reakciją

CO + O ® CO 2 .

Naudojami platininiai elektrodai, kurių medžiaga yra šios reakcijos katalizatorius. Norint padidinti aktyviosios terpės tiekimą, rezonatorius prijungiamas prie papildomų konteinerių, kuriuose yra CO 2, N 2, He, kurių reikiamu kiekiu įpilama į ertmės tūrį optimalioms lazerio veikimo sąlygoms palaikyti. Toks uždaras CO 2 lazeris gali veikti daug tūkstančių valandų.

Flow CO 2 - lazeris. Svarbi modifikacija yra srautinis CO 2 lazeris, kuriame per rezonatorių nuolat pumpuojamas CO 2, N 2, He dujų mišinys. Toks lazeris gali generuoti nuolatinę koherentinę spinduliuotę, kurios galia viršija 50 W vienam jo aktyviosios terpės ilgio metrui.

Neodimio lazeris. Pavadinimas gali būti klaidinantis. Lazerio korpusas yra ne neodimio metalas, o paprastas stiklas su neodimio priemaiša. Neodimio atomų jonai atsitiktinai pasiskirsto tarp silicio ir deguonies atomų. Siurbimas atliekamas žaibo lempomis. Lempos skleidžia spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra nuo 0,5 iki 0,9 mikrono. Atsiranda plati susijaudinusių būsenų juosta. Atomai atlieka nespinduliuojančius perėjimus į viršutinį lazerio lygį. Kiekvienas perėjimas sukuria skirtingą energiją, kuri paverčiama visos atomų „gardelės“ vibracine energija.

Lazerio spinduliuotė, t.y. perėjimas į tuščią apatinį lygį, kurio bangos ilgis yra 1,06 µm.

T lazeris. Daugelyje praktinių pritaikymų svarbų vaidmenį atlieka CO 2 lazeris, kuriame darbinis mišinys yra veikiamas atmosferos slėgio ir sužadinamas skersiniu elektriniu lauku (T lazeris). Kadangi elektrodai yra lygiagrečiai rezonatoriaus ašiai, norint gauti dideles elektrinio lauko stiprio reikšmes rezonatoriuje, reikia santykinai nedidelių potencialų skirtumų tarp elektrodų, todėl atmosferoje galima dirbti impulsiniu režimu. slėgis, kai CO 2 koncentracija rezonatoriuje yra didelė. Vadinasi, per vieną spinduliuotės impulsą, kurio trukmė mažesnė nei 1 μs, galima gauti didelę galią, paprastai siekiančią 10 MW ar daugiau. Tokių lazerių impulsų pasikartojimo dažnis paprastai yra keli impulsai per minutę.

Dujų dinaminiai lazeriai. CO 2 ir N 2 mišinys, pašildytas iki aukštos temperatūros (1000-2000 K), dideliu greičiu teka per besiplečiantį antgalį ir stipriai atšaldomas. Viršutinis ir apatinis energijos lygiai yra termiškai izoliuojami skirtingu greičiu, todėl susidaro atvirkštinė populiacija. Vadinasi, suformavus optinį rezonatorių ties išėjimu iš purkštuko, dėl šios atvirkštinės populiacijos galima generuoti lazerio spinduliuotę. Šiuo principu veikiantys lazeriai vadinami dujų dinaminiais. Jie leidžia gauti labai dideles spinduliuotės galias nuolatiniu režimu.

Dažų lazeriai. Dažai yra labai sudėtingos molekulės, turinčios didelį vibracijos energijos lygį. Energijos lygiai spektro juostoje yra beveik nuolat. Dėl intramolekulinės sąveikos molekulė labai greitai (10 -11 -10 -12 s laikotarpiais) neradiatyviai pereina į kiekvienos juostos žemesnį energijos lygį. Todėl, sužadinus molekules, po labai trumpo laiko tarpo visos sužadintos molekulės susikoncentruos apatiniame E 1 juostos lygyje. Tada jie turi galimybę atlikti spindulinį perėjimą į bet kurį iš apatinės juostos energijos lygių. Taigi intervale, atitinkančiame nulinės juostos plotį, galima beveik bet kokio dažnio spinduliuotė. Tai reiškia, kad jei dažų molekulės naudojamos kaip aktyvioji medžiaga lazerio spinduliuotei generuoti, tai, priklausomai nuo rezonatoriaus nustatymų, galima gauti beveik nuolatinį generuojamos lazerio spinduliuotės dažnio derinimą. Todėl kuriami dažų lazeriai su derinamaisiais generavimo dažniais. Dažų lazeriai pumpuojami dujų išlydžio lempomis arba kitų lazerių spinduliuote.

Generavimo dažnių pasirinkimas pasiekiamas sukuriant generavimo slenkstį tik siauram dažnių diapazonui. Pavyzdžiui, prizmės ir veidrodžio padėtys parenkamos taip, kad po atspindžio iš veidrodžio į terpę sugrįžtų tik tam tikro bangos ilgio spinduliai dėl dispersijos ir skirtingų lūžio kampų. Lazerio generavimas numatytas tik tokiems bangų ilgiams. Sukant prizmę, galima nuolat reguliuoti dažų lazerio spinduliavimo dažnį. Lazavimas buvo atliktas su daugybe dažų, todėl buvo galima gauti lazerio spinduliuotę ne tik visame optiniame diapazone, bet ir nemažoje dalyje infraraudonųjų ir ultravioletinių spektro sričių.

Puslaidininkiniai lazeriai. Pagrindinis puslaidininkinių lazerių veikimo pavyzdys yra magnetinis-optinis saugojimo įrenginys (MO).

MO saugyklos veikimo principai.

MO diskas sukurtas remiantis magnetinių ir optinių informacijos saugojimo principų deriniu. Informacija rašoma naudojant lazerio spindulį ir magnetinį lauką, o skaitoma tik lazeriu.

Įrašant MO diske, lazerio spindulys įkaitina tam tikrus diskų taškus, o veikiant temperatūrai atsparumas poliškumo pokyčiams įkaitintame taške smarkiai sumažėja, o tai leidžia magnetiniam laukui pakeisti taško poliškumą. . Pasibaigus šildymui, pasipriešinimas vėl didėja. Šildomo taško poliškumas išlieka pagal jam veikiantį magnetinį lauką kaitinimo momentu.

Šiuolaikiniai MO diskai informacijai įrašyti naudoja du ciklus: trynimo ciklą ir rašymo ciklą. Ištrynimo proceso metu magnetinio lauko poliškumas yra toks pat, atitinkantis dvejetainius nulius. Lazerio spindulys nuosekliai šildo visą ištrintą plotą ir taip įrašo nulių seką į diską. Rašymo ciklo metu magnetinio lauko poliškumas pasikeičia, o tai atitinka dvejetainį. Šiame cikle lazerio spindulys įjungiamas tik tose srityse, kuriose turėtų būti dvejetainių, paliekant nepakitusias sritis su dvejetainiais nuliais.

Skaitant iš MO disko, naudojamas Kerr efektas, kurį sudaro atspindžio poliarizacijos plokštumos keitimas. lazerio spindulys, priklausomai nuo atspindinčio elemento magnetinio lauko krypties. Atspindintis elementas šiuo atveju yra įrašymo metu įmagnetintas disko paviršiaus taškas, atitinkantis vieną saugomos informacijos bitą. Skaitant naudojamas mažo intensyvumo lazerio spindulys, dėl kurio skaitoma sritis nekaista, todėl skaitymo metu sukaupta informacija nesunaikinama.

Šis metodas, skirtingai nei įprastas naudojamas optiniai diskai nedeformuoja disko paviršiaus ir leidžia pakartotinai įrašyti be papildomos įrangos. Šis metodas taip pat turi pranašumą prieš tradicinį magnetinį įrašymą patikimumo požiūriu. Kadangi disko sekcijų permagnetinimas galimas tik veikiant aukštai temperatūrai, atsitiktinio įmagnetinimo apsisukimo tikimybė yra labai maža, priešingai nei tradicinis magnetinis įrašymas, kurio praradimą gali sukelti atsitiktiniai magnetiniai laukai.

MO diskų taikymo sritį lemia aukštos jų charakteristikos patikimumo, tūrio ir pakeičiamumo požiūriu. MO diskas yra būtinas užduotims, kurioms reikia daug vietos diske. Tai tokios užduotys kaip vaizdo ir garso apdorojimas. Tačiau mažas duomenų prieigos greitis neleidžia naudoti MO diskų užduotims su kritiniu sistemos reaktyvumu. Todėl MO diskų naudojimas atliekant tokias užduotis yra laikinas arba atsarginės informacijos saugojimas juose. Labai naudingas MO diskų naudojimas yra standžiųjų diskų arba duomenų bazių atsarginių kopijų kūrimas. Skirtingai nuo šiems tikslams tradiciškai naudojamų juostinių įrenginių, atsarginės informacijos saugojimas MO diskuose žymiai padidina duomenų atkūrimo greitį po gedimo. Tai paaiškinama tuo, kad MO diskai yra laisvosios prieigos įrenginiai, leidžiantys atkurti tik sugedusius duomenis. Be to, naudojant šį atkūrimo metodą nereikia visiškai sustabdyti sistemos, kol duomenys nebus visiškai atkurti. Dėl šių pranašumų kartu su dideliu informacijos saugojimo patikimumu MO diskų naudojimas atsarginėms kopijoms kurti yra pelningas, nors ir brangesnis, palyginti su juostiniais įrenginiais.

MO diskus taip pat patartina naudoti dirbant su dideliais privačios informacijos kiekiais. Lengvas diskų pakeitimas leidžia juos naudoti tik darbo metu, nesijaudinant dėl kompiuterio apsaugos ne darbo valandomis, duomenys gali būti saugomi atskiroje, apsaugotoje vietoje. Dėl tos pačios savybės MO diskai yra būtini tais atvejais, kai reikia gabenti didelius kiekius iš vienos vietos į kitą, pavyzdžiui, iš darbo į namus ir atgal.

Pagrindinės MO diskų kūrimo perspektyvos pirmiausia susijusios su duomenų įrašymo spartos didinimu. Lėtas greitis visų pirma nustatomas pagal dviejų žingsnių įrašymo algoritmą. Šiame algoritme nuliai ir vienetai rašomi skirtingais žingsniais dėl to, kad magnetinis laukas, nustatantis konkrečių disko taškų poliarizacijos kryptį, negali pakankamai greitai pakeisti krypties.

Realiausia dviejų praėjimų įrašymo alternatyva yra fazės keitimu pagrįsta technologija. Tokią sistemą jau yra įdiegusios kai kurios gamybos įmonės. Yra keletas kitų pokyčių šia kryptimi, susijusių su polimeriniais dažais ir magnetinio lauko bei lazerio spinduliuotės galios moduliavimu.

Fazių keitimo technologija pagrįsta medžiagos gebėjimu iš kristalinės būsenos pereiti į amorfinę. Pakanka apšviesti tam tikrą disko paviršiaus tašką tam tikros galios lazerio spinduliu, ir medžiaga šiuo metu pavirs į amorfinę būseną. Šiuo atveju disko atspindėjimas šiuo metu pasikeičia. Informacijos rašymas vyksta daug greičiau, tačiau tuo pačiu deformuojamas disko paviršius, o tai riboja perrašymo ciklų skaičių.

Šiuo metu kuriama technologija, leidžianti magnetinio lauko poliškumą pakeisti vos per kelias nanosekundes. Tai leis magnetiniam laukui keistis sinchroniškai, kai gaunami duomenys įrašymui. Taip pat yra technologija, pagrįsta lazerio spinduliuotės moduliavimu. Taikant šią technologiją, pavara veikia trimis režimais: mažo intensyvumo skaitymo režimu, vidutinio intensyvumo rašymo režimu ir didelio intensyvumo rašymo režimu. Norint moduliuoti lazerio spindulio intensyvumą, reikia sudėtingesnės disko struktūros ir pridėti inicijavimo magnetą, sumontuotą prieš poslinkio magnetą ir turintį priešingą poliškumą disko pavaros mechanizmui. Pačioje paprastas atvejis Diskas turi du darbinius sluoksnius – inicijavimą ir įrašymą. Inicializuojantis sluoksnis pagamintas iš tokios medžiagos, kad inicijuojantis magnetas gali pakeisti savo poliškumą be papildomo lazerio poveikio.

Žinoma, MO diskai yra perspektyvūs ir sparčiai besivystantys įrenginiai, galintys išspręsti kylančias problemas su dideliais informacijos kiekiais. Tačiau tolesnė jų raida priklauso ne tik nuo įrašymo technologijos, bet ir nuo pažangos kitų laikmenų srityje. Ir jei nebus išrastas efektyvesnis informacijos saugojimo būdas, MO diskai gali užimti dominuojantį vaidmenį.

Šiuo metu sunku įsivaizduoti medicinos pažangą be lazerinių technologijų, kurios atvėrė naujas galimybes išspręsti daugelį medicininių problemų. Įvairių bangų ilgių ir energijos lygių lazerio spinduliuotės poveikio biologiniams audiniams mechanizmų tyrimas leidžia sukurti daugiafunkcinius lazerinius medicinos prietaisus, kurių pritaikymo spektras klinikinėje praktikoje tapo toks platus, kad labai sunku atsakyti į klausimą. klausimas: kokioms ligoms gydyti lazeriai nenaudojami?
Lazerinė medicina vystosi trimis pagrindinėmis šakomis: lazerine chirurgija, lazerine terapija ir lazerine diagnostika.

Lazerinėje chirurgijoje naudojami gana galingi lazeriai, kurių vidutinė spinduliuotės galia siekia dešimtis vatų, kurie gali stipriai įkaitinti biologinį audinį, dėl ko jie pjaunami arba išgaruoja. Šios ir kitos chirurginių lazerių charakteristikos lemia įvairių tipų panaudojimą chirurgijoje, operuojant skirtingose lazerio aktyviosiose terpėse.

Unikalios lazerio spindulio savybės leidžia atlikti anksčiau neįmanomos operacijos naujų veiksmingų ir minimaliai invazinių metodų.

Chirurginės lazerinės sistemos suteikia:

efektyvus kontaktinis ir nekontaktinis biologinio audinio garinimas ir naikinimas;
sausas chirurginis laukas;
minimalus aplinkinių audinių pažeidimas;
veiksminga hemo- ir aerostazė;
limfinių latakų sustojimas;
didelis sterilumas ir ablastiškumas;
suderinamumas su endoskopiniais ir laparoskopiniais instrumentais

Tai leidžia efektyviai naudoti chirurginius lazerius atliekant įvairias chirurgines intervencijas:
Urologijoje:

Tarp moterų

Plastinė chirurgija didžiųjų ir mažųjų lytinių lūpų, tarpvietės.
Tarpvietės plastinė chirurgija po gimdymo ir trauminių plyšimų
Gimdos kaklelio randų deformacijos plastinė chirurgija
Refloracija (mergystės plėvės atkūrimas)

Žmoguje

Varpos frenulio korekcija lazeriu
Apipjaustymas (fimozės gydymas lazeriu)
Varpos, šlaplės, tarpvietės, perianalinės srities kondilomų šalinimas

Ginekologijoje:

Gimdos kaklelio foninių ir ikivėžinių ligų (erozijos, leukoplakijos, polipų, Naboto cistų, kondilomų, displazijos) gydymas lazeriu.
Lazerinė terapija ir išorinių lytinių organų kondilomų šalinimas lazeriu (priklausomai nuo proceso paplitimo).
Lazerinė terapija ir tarpvietės bei perianalinės srities odos kondilomų šalinimas lazeriu.
Vulvos distrofinių ligų gydymas

Ortopedijoje:halux valgus, įaugusio nago ir kt. gydymas.

Neignoruojama ir kosmetologijos. Lazeris naudojamas plaukelių šalinimui, kraujagyslinių ir pigmentinių odos defektų gydymui, karpų ir papilomų šalinimui bei odos atnaujinimui, tatuiruočių ir amžiaus dėmių šalinimui ir kt.

Lazerio išradimo istorija prasidėjo 1916 m., kai Albertas Einšteinas sukūrė radiacijos sąveikos su medžiaga teoriją, kuri apėmė idėją apie galimybę sukurti kvantinius stiprintuvus ir elektromagnetinių bangų generatorius.

1960 metais amerikiečių fizikas Theodore'as Maimanas, remdamasis N. Basovo, A. Prokhorovo ir C. Towneso darbais, sukonstravo pirmąjį rubino lazerį, kurio bangos ilgis siekia 0,69 mikrono. Tais pačiais metais pirmą kartą dr. Leonas Goldmanas naudojo rubino lazerį plaukų folikulams naikinti. Taip prasidėjo stambaus masto lazerinių technologijų panaudojimo estetinėje medicinoje istorija.

1983 m. Andersonas ir Parrishas pasiūlė selektyvios fototermolizės metodą, kuris pagrįstas biologinių audinių gebėjimu selektyviai sugerti tam tikro bangos ilgio šviesos spinduliuotę, dėl kurios jie vietiškai sunaikinami. Sugeriant pagrindinius odos chromoforus – vandenį, hemoglobiną ar melaniną – lazerio spinduliuotės elektromagnetinė energija paverčiama šiluma, o tai sukelia chromoforų kaitinimą ir koaguliaciją.

Lazerinė kosmetologija yra viena sparčiausiai augančių estetinės medicinos sričių. Dar prieš keletą metų matomas atjaunėjimas buvo siejamas su darbu Plastikos chirurgas, tuomet šiandien kiekviename prestižiniame grožio salone yra pažangių technologijų prietaisai – foto, IPL sistema ar lazeris. Šviesos energija į pagalbą atėjo kosmetologams.

Šiandien yra daug įvairių lazeriniai prietaisai ir jie įstojo į kosmetologiją dėka lazerinio paviršiaus atnaujinimo. Būtent tai buvo kosmetologinio lazerio vizitinė kortelė. Galingas šviesos spindulys prieš akis išlygino odos nelygumus, pašalino viršutinį epidermio sluoksnį, o kartu ir nepageidaujamą pigmentaciją.Tada nebuvo svarbu, kad stipriai pažeista oda sugijo per 2 savaites - svarbiausia buvo puikus rezultatas, kuriuo liko patenkinti ir gydytoja, ir pacientas. Randai ir randai visada yra aktuali problema.

Plaukų šalinimas lazeriu pasirodė ne daugiau kaip prieš 30 metų. Tai buvo siejama su „selektyviosios fototermolizės“ teorijos atsiradimu. Kalbama apie tai, kad bet koks spalvotas žmogaus audinys (plaukai, kraujagyslės odos paviršiuje, pigmentinės dėmės) selektyviai sugeria šviesą, kaitindami ir naikindami. Šią teoriją 1986 metais įrodė mokslininkų grupė iš JAV, vadovaujama dermatologo Roxo Andersono. Taigi, remiantis tuo, 1994 m., pirmasis prietaisas, skirtas fotoepiliacija, A lazerinis prietaisas plaukų šalinimui lazeriu į rinką pateko tik 1996 m.

ką daro" atrankinė fototermolizė" odos chromoforai Spektrai šių medžiagų absorbcija yra skirtinga.

Dėl optimizuoto spinduliavimo spektro kosmetologiniai prietaisai su dirbtiniais šviesos ir šilumos šaltiniais leidžia selektyviai paveikti tikslinių audinių struktūras, sukeliant, pavyzdžiui, jų krešėjimą. Atliekant procedūras naudojant fototechniką, norint pasiekti efektą, veikiamos paviršinės kraujagyslės (hemoglobinas), plaukai ir. plaukų folikulai(melaninas), ant kolageno ir elastino dermoje. Atliekant spuogų gydymą, imamasi selektyvių veiksmų uždegiminis bakterijų atliekos. Vienaip ar kitaip smūgio rezultatas – atitinkama tikslinių audinių struktūra pakeliama iki kritinės temperatūros, kuriai esant ji pati ir/ar ją supantys audiniai patiria negrįžtamus pokyčius. Tikslinių audinių struktūrų selektyvaus šildymo naudojant šaltinį procesas Platus pasirinkimas spinduliuotė vadinama selektyviąja fototermolize.

Remiantis selektyvios fototermolizės, naudojant nanotechnologijas, principu, sukurta nauja itin efektyvi frakcinės fototermolizės procedūra (Fraxel). Tai leidžia pagerinti odos kokybę, pašalinti nepageidaujamą raukšlių pigmentaciją, puikiai pakelia veido, kaklo ir dekoltė srities audinius. Frakcinės fototermolizės seansai duoda gerų rezultatų gydant aknės pasekmes (randus po spuogų). Skirtingai nuo kitų korekcijos metodų, Fraxel procedūra yra patogi ir praktiškai neskausminga, taip pat užtikrina greitą reabilitaciją.

Taigi, banalios idėjos apie lazerį kaip didžiulį aparatą, panašų į inžinieriaus Garino hiperboloidą, nugrimzdo į užmarštį. Praėjo daugiau nei 50 metų nuo pirmojo rubino lazerio, vieno kambario buto dydžio, išradimo. O dabar tai kompaktiški medicinos prietaisai, veikiantys visose medicinos ir kosmetologijos srityse.

ĮVADAS

1 LAZERIAI IR JŲ TAIKYMAS medicinoje

2 PAGRINDINĖS LAZERIŲ NAUDOJIMO MEDICININIU IR BIOLOGINIU KRYPTYS IR TIKSLAI

3 FIZINIAI LAZERIŲ TAIKYMO MEDICINOS PRAKTIKOS PAGRINDAI

4 APSAUGOS PRIEMONĖS NUO LAZERIO SPINDULIAVIMO

5 LAZERIO SPINDULIAVIMO PASVEIKIMAS Į BIOLOGINIUS AUDINIUS

6 PATOGENETINIAI LAZERIO SPINDULIAVIMO SĄVEIKOS SU BIOLOGINIU AUDINIU MECHANIZMAI

7 LAZERINĖS BIOSTIMULIAVIMO MECHANIZMAI

NUORODOS

ĮVADAS

Bandymai sukurti „idealų“ skalpelį siekia praėjusio amžiaus pabaigą, kai buvo sukurtas vadinamasis elektrinis peilis, veikiantis naudojant aukšto dažnio sroves. Šį įrenginį, pažangesnius variantus, šiuo metu gana plačiai naudoja įvairių specialybių chirurgai. Tačiau kaupiant patirtį buvo nustatyti neigiami „elektrochirurgijos“ aspektai, iš kurių pagrindinis yra per didelė terminio audinio nudegimo zona pjūvio srityje. Yra žinoma, kad kuo platesnė nudegimo sritis, tuo blogiau gyja chirurginė žaizda. Be to, naudojant elektrinį peilį, paciento kūną reikia įtraukti į elektros grandinę. Elektrochirurginiai prietaisai neigiamai veikia elektroninių prietaisų ir prietaisų, skirtų stebėti gyvybines organizmo funkcijas operacijos metu, veikimą. Kriochirurginiai aparatai taip pat daro didelį audinių pažeidimą, pablogina gijimo procesą. Audinių išpjaustymo krioskalpeliu greitis yra labai mažas. Tiesą sakant, tai apima ne skrodimą, o audinių sunaikinimą. Didelis nudegimo plotas pastebimas ir naudojant plazminį skalpelį. Jei atsižvelgsime į tai, kad lazerio spindulys pasižymi ryškiomis hemostazinėmis savybėmis, taip pat gebėjimu užsandarinti bronchus, tulžies latakus ir kasos latakus, tai lazerio technologijos panaudojimas chirurgijoje tampa itin perspektyvus. Trumpai išvardinti kai kurie lazerių naudojimo chirurgijoje privalumai pirmiausia susiję su anglies dioksido lazeriais (CO 2 lazeriais). Be jų, medicinoje naudojami lazeriai, veikiantys kitais principais ir kitomis darbinėmis medžiagomis. Šie lazeriai pasižymi iš esmės skirtingomis savybėmis, kai veikia biologinius audinius, ir yra naudojami palyginti siauroms indikacijoms, ypač širdies ir kraujagyslių chirurgijoje, onkologijoje, gydant chirurgines odos ir matomų gleivinių ligas ir kt.

1 LAZERIAI IR JŲ TAIKYMAS medicinoje

Lazeriai yra šviesos šaltiniai, veikiantys priverstinės (stimuliuojamos, sukeltos) fotonų emisijos procesu, kurį sukelia sužadinti atomai ar molekulės, veikiant tokio paties dažnio fotonų spinduliuotei. Išskirtinis šio proceso bruožas yra tas, kad stimuliuojamos emisijos metu susidarantis fotonas dažniu, faze, kryptimi ir poliarizacija yra identiškas jį sukėlusiam išoriniam fotonui. Tai lemia unikalias kvantinių generatorių savybes: didelė spinduliuotės koherentiškumas erdvėje ir laike, didelis monochromatiškumas, siauras spinduliuotės pluošto kryptingumas, didžiulė galios srauto koncentracija ir galimybė fokusuoti į labai mažus tūrius. Lazeriai kuriami įvairių aktyvių terpių pagrindu: dujinės, skystos ar kietos. Jie gali skleisti labai plataus bangos ilgio diapazoną – nuo 100 nm (ultravioletinė šviesa) iki 1,2 mikrono (infraraudonoji spinduliuotė) – ir gali veikti tiek nuolatiniu, tiek impulsiniu režimu.

Lazeris susideda iš trijų iš esmės svarbių komponentų: emiterio, siurblinės sistemos ir maitinimo šaltinio, kurio veikimas užtikrinamas specialių pagalbinių prietaisų pagalba.

Lazerių sukūrimas pasirodė įmanomas įgyvendinus tris pagrindines fizines idėjas: stimuliuotą emisiją, termodinamiškai nepusiausvyros atvirkštinės atominės energijos lygių populiacijos sukūrimą ir teigiamų atsiliepimų panaudojimą.

Sužadintos molekulės (atomai) gali skleisti liuminescencinius fotonus. Toks spinduliavimas yra spontaniškas procesas. Jis atsitiktinis ir chaotiškas pagal laiką, dažnį (gali būti perėjimų tarp skirtingų lygių), sklidimo krypties ir poliarizacijos. Kita spinduliuotė – priverstinė arba indukuota – atsiranda, kai fotonas sąveikauja su sužadinta molekule, jei fotono energija yra lygi atitinkamų energijos lygių skirtumui. Esant priverstinei (sukeltai) emisijai, per sekundę atliekamų perėjimų skaičius priklauso nuo fotonų, patenkančių į medžiagą per tą patį laiką, skaičiaus, t.y. nuo šviesos intensyvumo, taip pat nuo sužadintų molekulių skaičiaus. Kitaip tariant, kuo didesnė atitinkamų sužadintų energijos būsenų populiacija, tuo didesnis priverstinių perėjimų skaičius.

Antroji idėja, įgyvendinta kuriant lazerius, – sukurti termodinamiškai nepusiausvyras sistemas, kuriose, priešingai Boltzmanno dėsniui, aukštesniame lygyje yra daugiau dalelių nei žemesniame. Terpės būsena, kurioje bent dviem energijos lygiams paaiškėja, kad didesnės energijos dalelių skaičius viršija mažesnės energijos dalelių skaičių, vadinama būsena su apverstų lygių populiacija, o terpė vadinama aktyvia. Lazerio darbinė medžiaga yra aktyvioji terpė, kurioje fotonai sąveikauja su sužadintais atomais, sukeldami priverstinius jų perėjimus į žemesnį lygį, skleidžiant indukuotos (stimuliuojamos) spinduliuotės kvantus. Būsena su atvirkštine lygių populiacija formaliai gaunama iš Boltzmann skirstinio T< 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.

Pirmąjį tokį mikrobangų diapazono generatorių (maser) 1955 metais savarankiškai suprojektavo sovietų mokslininkai N. G. Basoi ir A. M. Prokhorovas bei amerikiečių mokslininkai – C. Townesas ir kiti. Kadangi šio prietaiso veikimas buvo pagrįstas skatinama amoniako molekulių emisija, generatorius buvo vadinamas molekuliniu.

1960 m. buvo sukurtas pirmasis kvantinis generatorius matomame spinduliuotės diapazone - lazeris, kurio darbo medžiaga (aktyvioji terpė) yra rubino kristalas. Tais pačiais metais buvo sukurtas helio-neono dujų lazeris. Didžiulę šiuo metu kuriamų lazerių įvairovę galima suskirstyti pagal darbinės medžiagos tipą: išskiriami dujiniai, skystieji, puslaidininkiniai ir kietojo kūno lazeriai. Priklausomai nuo lazerio tipo, energija populiacijos inversijai sukurti tiekiama įvairiais būdais: sužadinimas labai intensyvia šviesa – „optinis siurbimas“, elektros dujų išlydis, o puslaidininkiniuose lazeriuose – elektros srovė. Pagal švytėjimo pobūdį lazeriai skirstomi į impulsinius ir nuolatinius.

Lazerių naudojimas grindžiamas jų spinduliavimo savybėmis: dideliu monochromatiškumu (~ 0,01 nm), pakankamai didele galia, pluošto siaurumu ir koherentiškumu.

Vienspalvis lazerio spinduliuotės pobūdis yra labai patogus įdomiems atomų ir molekulių Ramano spektrams.

Mažo intensyvumo lazeriai yra tie, kurie tiesiogiai švitinimo metu nesukelia pastebimo destruktyvaus poveikio audiniams. Matomojoje ir ultravioletinėje spektro srityse jų poveikį sukelia fotocheminės reakcijos ir jie nesiskiria nuo monochromatinės šviesos, gaunamos iš įprastų, nenuoseklių šaltinių, poveikio. Tokiais atvejais lazeriai yra tiesiog patogūs vienspalviai šviesos šaltiniai, užtikrinantys tikslią ekspozicijos lokalizaciją ir dozavimą. Pavyzdžiui, helio-neoninio lazerio šviesos naudojimas trofinėms opoms, koronarinėms širdies ligoms ir kt. gydyti, taip pat kriptono ir kitų lazerių naudojimas fotocheminiam navikų pažeidimui fotodinaminėje terapijoje.

2hv = E t - E k ,

Tačiau padidinus šviesos intensyvumą, tampa įmanoma dviejų fotonų sugertis. Pavyzdžiui, apšvitinus DNR tirpalus didelio intensyvumo impulsine lazerio spinduliuote, kurios bangos ilgis yra apie 266 nm, DNR molekulės jonizuojasi, panašiai kaip y spinduliuotės sukeliama. Mažo intensyvumo ultravioletinės spinduliuotės poveikis jonizacija nesukėlė. Nustatyta, kad nukleorūgščių ar jų bazių vandeninių tirpalų švitinimas pikosekundiniais (impulso trukmė 30 ps) arba nanosekundžių (10 ns) impulsais, kurių intensyvumas didesnis nei 10 6 W/cm 2, lėmė elektroninius perėjimus, dėl kurių molekulės jonizuojasi. Su pikosekundiniais impulsais (4 pav., a) aukštų elektroninių lygių populiacija įvyko pagal schemą (S 0 -> S1 -> S n), o su hv hv nanosekundiniais impulsais (4 pav., b) - pagal schemą (S 0 -> S1 -> S n), schemą (S 0 -> S1 - T g -> T p). Abiem atvejais molekulės gavo energijos, viršijančios jonizacijos energiją.

Kai spinduliuotė gaunama iš didelio intensyvumo fokusuoto lazerio, susidaro didelis šilumos kiekis, todėl audinyje susidaro temperatūros gradientas. Spindulio smūgio taške audinys išgaruoja, o gretimose vietose susidaro anglis ir koaguliacija (6 pav.). Fotogarinimas yra sluoksnio pašalinimo arba audinio pjaustymo metodas. Dėl krešėjimo kraujagyslės uždaromos ir kraujavimas sustoja. Taigi fokusuotas ištisinio CO 2 lazerio (), kurio galia apie 2 10 3 W/cm 2, spindulys naudojamas kaip chirurginis skalpelis biologiniams audiniams pjauti.

Toliau didėjant intensyvumui (10 W/cm ir daugiau), galimas kitas procesas – „optinis gedimas“. Šis reiškinys yra tai, kad dėl labai didelio lazerio spinduliuotės elektrinio lauko stiprio (palyginti su atominių elektrinių laukų stiprumu) medžiaga jonizuojasi, susidaro plazma ir susidaro mechaninės smūginės bangos. Dėl optinio skilimo cheminė medžiaga nereikalauja sugerti šviesos kvantų įprasta prasme; tai stebima skaidrioje terpėje, pavyzdžiui, ore.

2 PAGRINDINĖS LAZERIŲ NAUDOJIMO MEDICININIU IR BIOLOGINIU KRYPTYS IR TIKSLAI

Šiuolaikinės medicinos ir biologijos lazerių taikymo sritys gali būti suskirstytos į dvi pagrindines grupes.Pirmoji – lazerio spinduliuotės panaudojimas kaip tyrimo priemonė. Šiuo atveju lazeris atlieka unikalaus šviesos šaltinio vaidmenį spektriniams tyrimams, lazerinei mikroskopijai, holografijai ir kt. Antroji grupė – pagrindiniai lazerių, kaip biologinių objektų įtakos įrankio, panaudojimo būdai. Galima išskirti tris tokio poveikio tipus.

Pirmasis tipas yra poveikis patologinio židinio audiniui impulsine arba nuolatine lazerio spinduliuote, kurios galios tankis yra 10 5 W/m 2 ir kurios nepakanka giliai dehidratacijai, audinių išgaravimui ir defekto atsiradimui. juose. Šis poveikio tipas visų pirma atitinka lazerių naudojimą dermatologijoje ir onkologijoje, siekiant apšvitinti patologinius audinių darinius, o tai sukelia jų krešėjimą. Antrasis tipas – audinių disekacija, kai veikiant nuolatinio arba dažnio-periodinio (aukšto dažnio impulsų) lazerio spinduliuotei dalis audinio išgaruoja ir jame atsiranda defektas. Šiuo atveju spinduliuotės galios tankis gali viršyti naudojamą koaguliacijoje dviem eilėmis (10 7 W/m 2) ar daugiau. Šis smūgio tipas atitinka lazerių naudojimą chirurgijoje. Trečiasis tipas yra mažos energijos spinduliuotės poveikis audiniams ir organams (vienetai arba dešimtys vatų kvadratinis metras), dažniausiai nesukeliantys akivaizdžių morfologinių pakitimų, o sukeliantys tam tikrus biocheminius ir fiziologinius organizmo pokyčius, t.y. fizioterapinio tipo poveikį. Šis tipas turėtų apimti helio-neoninio lazerio naudojimą, siekiant biostimuliuoti vangius žaizdų procesus, trofines opas ir kt.

Lazerio spinduliuotės biologinio veikimo mechanizmo tyrimo uždavinys yra ištirti tuos procesus, kuriais grindžiamas vientisas švitinimo poveikis: audinių koaguliacija, skrodimas, biostimuliacijos pokyčiai organizme.

3 FIZINIAI LAZERIŲ TAIKYMO MEDICINOS PRAKTIKOS PAGRINDAI

Lazerių veikimo principas pagrįstas kvantiniais mechaniniais procesais, vykstančiais emiterio darbinės terpės tūryje, kurie paaiškinami kvantine elektronika – fizikos sritimi, tiriančia elektromagnetinės spinduliuotės sąveiką su elektronais, sudarančiomis atomus ir molekules. darbo terpės.

Pagal kvantinės elektronikos principus bet kuri atominė sistema savo vidinio judėjimo metu yra būsenose su tam tikromis energijos reikšmėmis, vadinamomis kvantinėmis, t.y. turi griežtai apibrėžtas (diskrečiąsias) energijos reikšmes. Šių energijos verčių rinkinys sudaro atominės sistemos energijos spektrą.

Nesant išorinio sužadinimo, atominė sistema linkusi į būseną, kurioje jos vidinė energija yra minimali. Esant išoriniam sužadinimui, atomo perėjimą į būsenas su didesne energija lydi energijos dalis, lygi skirtumui tarp galutinių Et ir pradinių E būsenų energijų. Šis procesas parašytas taip:

Em – E n =nV mn, (1)

čia V mn – perėjimo iš būsenos n į būseną m dažnis; h yra Planko konstanta.

Paprastai vidutinė atomo buvimo (gyvenimo) trukmė sužadintoje būsenoje yra maža ir sužadintas atomas spontaniškai (spontaniškai) pereina į mažesnės energijos būseną, išspinduliuodamas šviesos kvantą (fotoną), kurio energija nustatoma pagal formulę ( 1). Spontaniškų perėjimų metu atomai šviesos kvantus skleidžia chaotiškai, tarpusavyje nesusiję. Jie tolygiai išsisklaido į visas puses. Spontaniškų perėjimų procesas stebimas šviečiant įkaitusiems kūnams, pavyzdžiui, kaitrinėms lempoms ir pan. Tokia spinduliuotė yra nevienspalvė.

Kai sužadintas atomas sąveikauja su išorine spinduliuote, kurios dažnis atitinka atomo perėjimo iš didesnės energijos būsenos į mažesnės energijos būseną dažnį, yra tikimybė (kuo didesnis išorinės spinduliuotės intensyvumas), kad ši išorinė spinduliuotė perves atomą į mažesnės energijos būseną. Šiuo atveju atomas skleidžia šviesos kvantą, kurio dažnis v mn, fazė, sklidimo kryptis ir poliarizacija yra tokia pati kaip išorinės spinduliuotės, verčiančios šį perėjimą, šviesos kvantas.

Tokie perėjimai vadinami priverstiniais (indukuotais). Būtent stimuliuojamos emisijos buvimas leidžia generuoti koherentinę spinduliuotę optiniuose kvantiniuose lazeriniuose generatoriuose.

Dabar pasvarstykime, kas atsitinka, kai šviesa sklinda per sistemą, kurioje yra atomai, kurių energija E m ir E n (apibrėžtumui imkime E m >En). Atomų, kurių energija E ha, skaičius bus žymimas N m, o atomų, kurių energija E n -N„. Skaičiai N m ir N„ paprastai vadinami lygių, kurių energija atitinkamai E w ir E p, visuma.

Natūraliomis sąlygomis aukštesnio energijos lygio dalelių yra mažiau nei žemesnėje bet kokioje temperatūroje. Todėl bet kuriam šildomam kūnui a yra neigiamas dydis ir pagal (2) formulę šviesos sklidimas medžiagoje yra lydimas jos susilpnėjimo. Norint sustiprinti šviesą, reikia turėti N m >N n . Tokia materijos būsena vadinama būsena su populiacijos inversija. Šiuo atveju šviesos sklidimą per medžiagą lydi jos stiprėjimas dėl sužadintų atomų energijos.

Taigi, radiacijos stiprinimo procesui būtina užtikrinti, kad viršutinio pereinamojo lygio populiacija viršytų apatinį.

Norint sukurti populiacijos inversiją, naudojami įvairūs metodai, kurie apima išorinio sužadinimo šaltinio naudojimą.

Atominė sistema su populiacijos inversija paprastai vadinama aktyvia terpe. Norint gauti spinduliuotę, būtina išspręsti grįžtamojo ryšio problemą. Aktyvioji terpė dedama į optinį rezonatorių, kuris paprasčiausiu atveju susideda iš dviejų tarpusavyje lygiagrečių plokščių veidrodžių, ribojančių aktyviąją terpę dviejose priešingose pusėse. Šiuo atveju vienas iš rezonatoriaus veidrodžių dalinai perduoda lazerinę spinduliuotę ir per jį spinduliuotė išeina iš rezonatoriaus, o kitas veidrodis visiškai atspindi ant jo patenkančią spinduliuotę.

Pavaizduotas kartos vystymosi procesas rezonatoriuje sekančią formą. Sukūrus populiacijos inversiją darbo aplinkoje išoriniu žadinimo šaltiniu, generavimo procese dalyvaus tik ta spinduliuotė, kuri sklinda išilgai rezonatoriaus ašies. Ši spinduliuotė, pasiekusi pilnai atspindinčio rezonatoriaus veidrodžio paviršių ir nuo jo atsispindėjusi, vėl patenka į aktyviąją terpę ir joje skliddama sustiprėja dėl priverstinių perėjimų. Atsispindėjusi nuo dalinai atspindinčio rezonatoriaus veidrodžio, dalis sustiprintos spinduliuotės grįžta į aktyviąją terpę ir vėl sustiprinama, o dalis spinduliuotės palieka rezonatorių. Be to, šie procesai kartojami daug kartų tol, kol yra išorinis atominės sistemos sužadinimo šaltinis.

Kad spinduliuotės generavimo procesas būtų stabilus, būtina, kad spinduliuotės stiprinimas aktyviojoje terpėje dvigubo praėjimo metu rezonatoriuje būtų lygus arba didesnis už bendruosius spinduliuotės nuostolius tame pačiame kelyje. Bendrieji nuostoliai apima nuostolius aktyvioje terpėje ir spinduliuotę, kuri pašalinama iš rezonatoriaus per iš dalies atspindintį veidrodį.

Šiuolaikiniuose lazeriuose lazerio spindulio divergencijos kampas (9) gali pasiekti difrakcijos ribą ir svyruoti nuo kelių lanko sekundžių iki dešimčių lanko minučių.

Lazerio spinduliuotės, pašalintos iš aktyviosios terpės tūrio vieneto, galią galiausiai lemia išorinio sužadinimo šaltinio galia, tiekiama į aktyviosios terpės tūrio vienetą. Didžiausia bendra lazerio spinduliuotės galia (energija) gana plačiame diapazone yra proporcinga aktyviosios terpės tūriui ir maksimaliai išorinio sužadinimo (siurbimo) šaltinio galiai (energijai).

Pagrindiniai lazerio spinduliuotės bruožai, dėl kurių jį galima naudoti įvairiose medicinos srityse, yra didelis kryptingumas, monochromatiškumas ir energijos intensyvumas.

Didelis lazerio spinduliuotės kryptingumas pasižymi tuo, kad jo spindulio kampinis nuokrypis laisvoje erdvėje pasiekia vertes, išmatuotas per dešimtis lanko sekundžių. Dėl šios priežasties lazerio spinduliuotę galima perduoti dideliais atstumais, žymiai nepadidinant jo skersmens. Didelis tiek impulsinės, tiek nuolatinės lazerio spinduliuotės monochromatiškumas ir kryptingumas leidžia sufokusuoti ją į dėmes, atitinkančias paties lazerio spinduliuotės bangos ilgį. Toks ryškus fokusavimas leidžia apšvitinti medicininius ir biologinius objektus ląstelių lygis. Be to, toks fokusavimas leidžia gauti reikiamą terapinį efektą esant mažoms lazerio spinduliuotės energijoms. Pastarasis ypač svarbus, kai lazerio spinduliuote apdorojami šviesai jautrūs biologiniai objektai.

2. Lazerio spindulio divergencijos kampas (6).

1 - nepermatomas veidrodis, 2 - permatomas veidrodis, 3 - lazerio šviesos spindulys.

Naudojant aštrų fokusavimą esant didelei apšvitinimo galiai ir energijai, galima išgaruoti ir supjaustyti biologinius audinius, todėl chirurgijoje buvo naudojami lazeriai.

Mažiau jautriems šviesai objektams ( piktybiniai navikai), galimas stiprios spinduliuotės poveikis dideliuose plotuose.

Visais atvejais lazerio spinduliuotės poveikio biologiniam audiniui pobūdis priklauso nuo bangos ilgio, galios tankio ir spinduliavimo režimo – nuolatinio ar impulsinio.

Spinduliuotė raudonojoje ir infraraudonojoje spektro srityse, kai ją sugeria biologiniai audiniai, virsta šiluma, kurią galima panaudoti medžiagai išgarinti, generuoti akustines vibracijas ir sukelti biochemines reakcijas.

Spinduliuotė matomoje spektro srityje, be šiluminio poveikio, sudaro sąlygas stimuliuoti fotochemines reakcijas. Taigi, naudojant mažo intensyvumo spinduliuotę iš helio-neoninio lazerio (spinduliavimo bangos ilgis 0,63 mikrono) yra kliniškai patikimas poveikis, dėl kurio pagreitėja trofinių ir pūlingų žaizdų, opų ir tt gijimas. Tačiau tokio tipo veikimo mechanizmas radiacijos lygis nebuvo iki galo ištirtas. Neabejotina, kad šios krypties tyrimai prisidės prie efektyvesnio ir prasmingesnio šios rūšies spinduliuotės panaudojimo klinikinėje praktikoje.

Naudojant lazerius, veikiančius nepertraukiamo spinduliavimo režimu, vyrauja šiluminis efektas, kuris vidutinės galios lygiais pasireiškia koaguliacijos efektu, o esant didelėms galioms – biologinio audinio garinimo efektu.

Impulsiniu režimu spinduliuotės poveikis biologiniams objektams yra sudėtingesnis. Spinduliuotės sąveika su gyvu audiniu čia yra sprogstamojo pobūdžio ir yra lydima tiek terminio (krešėjimo, garavimo) poveikio, tiek suspaudimo ir retėjimo bangų susidarymo biologiniame audinyje, plintančių gilyn į biologinį audinį. Esant dideliam galios tankiui, galima biologinių audinių atomų jonizacija.

Taigi lazerio spinduliuotės parametrų skirtumas lemia sąveikos mechanizmo ir rezultatų skirtumą, suteikiant lazeriams platų veiklos lauką įvairioms medicininėms problemoms spręsti.

Šiuo metu lazeriai naudojami tokiose medicinos srityse kaip chirurgija, onkologija, oftalmologija, terapija, ginekologija, urologija, neurochirurgija, taip pat diagnostikos tikslais.

Chirurgijoje lazerio spindulys buvo plačiai naudojamas kaip universalus skalpelis, savo pjovimo ir hemostazinėmis savybėmis pranašesnis už elektrinį peilį. Lazerinio skalpelio sąveikos su biologiniais audiniais mechanizmui būdingi šie bruožai.

1. Tiesioginio mechaninio instrumento kontakto su biologiniu audiniu nebuvimas, pašalina operuojamų organų infekcijos riziką ir užtikrina, kad operacija būtų atliekama laisvame chirurginiame lauke.

2. Hemostatinis spinduliuotės poveikis, leidžiantis gauti praktiškai be kraujo pjūvius ir sustabdyti kraujavimą iš kraujuojančių audinių.

3. Būdingas sterilizuojantis spinduliuotės poveikis, kuris yra aktyvi priemonė kovojant su žaizdų infekcija, užkertanti kelią komplikacijų atsiradimui pooperaciniu laikotarpiu.

4. Galimybė valdyti lazerio spinduliuotės parametrus, leidžiančius gauti įvairius efektus, kai spinduliuotė sąveikauja su biologiniais audiniais.

5. Minimalus poveikis šalia esantiems audiniams.

Chirurgijoje egzistuojančių problemų įvairovė privertė visapusiškai ištirti įvairių parametrų ir spinduliavimo režimų lazerių panaudojimo galimybes.

Chirurgijoje kaip šviesos skalpelis plačiausiai naudojami dujiniai anglies dioksido lazeriai (radiacijos bangos ilgis 10,6 μm), veikiantys impulsiniu ir nuolatiniu režimu, kurių spinduliuotės galia siekia iki 100 W.

CO 2 lazerio spinduliuotės veikimo mechanizmas yra biologinio audinio kaitinimas dėl stiprios lazerio spinduliuotės sugerties. Šios spinduliuotės prasiskverbimo gylis neviršija 50 mikronų. Priklausomai nuo spinduliuotės galios tankio, jo poveikis pasireiškia biologinio audinio pjovimo ar paviršiaus krešėjimo padariniais.

Audinys nupjaunamas sufokusuotu lazerio spinduliu dėl jo sluoksnio išgarinimo. Tūrinis galios tankis siekia kelis šimtus kilovatų 1 cm 3 . Paviršinis audinio koaguliavimas pasiekiamas veikiant jį nefokusuota lazerio spinduliuote, kurios tūrio tankis yra keli šimtai vatų 1 cm 3 .

Esant 20 W lazerio spinduliuotės galiai, 1 mm fokusuoto lazerio pluošto skersmeniui (paviršinės galios tankis 2,5 kW/cm 2 ) ir 50 μm spinduliuotės prasiskverbimo gyliui, biologiniams audiniams šildyti naudojamos lazerio spinduliuotės tūrinės galios tankis siekia 500 kW/cm 3 . Toks itin didelis tūrinis lazerio spinduliuotės galios tankis užtikrina greitą biologinio audinio įkaitimą ir sunaikinimą lazerio spindulio poveikio srityje. Šiuo atveju bioaudinis pirmiausia suyra išgaruojant skysčiui ir karbonizuojant kietosioms fazėms. Visiška biologinio audinio karbonizacija stebima 200-220 °C temperatūros intervale. Karbonizuotas biologinio audinio karkasas egzistuoja iki 400–450 °C temperatūros ir išdega toliau didėjant temperatūrai. Degant karbonizuotam karkasui, dujinių degimo produktų temperatūra yra 800-1000 °C.

Pjūvio gylis nustatomas pagal greitį, kuriuo biologinio audinio naikinimo sluoksnio ribos juda gilyn į jį. Šiuo atveju nurodytos ribos judėjimo greitis priklauso nuo lazerio spindulio fokusavimo taško judėjimo greičio išilgai pjovimo linijos. Kuo mažesnis fokusavimo taško judėjimo greitis išilgai pjovimo linijos, tuo didesnis pjovimo gylis ir atvirkščiai.

Priešingai nei spinduliuotė, kurios storis = 10,6 μm, YAG-Nd lazerio spinduliuotė turi daug didesnį įsiskverbimo į biologinius audinius gylį, o tai neabejotinai yra palankus veiksnys koaguliuojant didelius kraujagyslės masiniam kraujavimui, taip pat giliai gulinčių navikų sunaikinimui.

Taigi YAG-Nd lazerio spinduliuotė turi ryškų koaguliacinį poveikį (šio lazerio spinduliuotės pjovimo efektas yra žymiai prastesnis nei CO 2 lazerio) efektas, kuris lemia jo praktinio taikymo sritį.

4 APSAUGOS PRIEMONĖS NUO LAZERIO SPINDULIAVIMO

Dirbant su lazerinėmis sistemomis, nekontroliuojama tiesioginė ir išsklaidyta lazerio spinduliuotė kelia potencialų pavojų žmogaus organizmui (pacientui, medicinos personalui). Tai kelia didžiausią pavojų operatoriaus, dirbančio su lazerine sistema, regėjimui. Tačiau nuolatinių anglies dioksido lazerių išsklaidyta infraraudonoji spinduliuotė iš Scalpel-1, Romashka-1 ir Romashka-2 įrenginių visiškai sulaikoma ašarų skysčio sluoksniuose ir akies ragenoje ir nepasiekia dugno. . Kadangi lazerio spinduliuotės prasiskverbimo gylis neviršija 50 mikronų, apie 70 % jo energijos sugeria ašarų skystis, o apie 30 % – ragena.

Didelio intensyvumo anglies dvideginio lazerio spinduliuotė, ypač jei ji yra fokusuota, gali sukelti vietinius atvirų kūno dalių – rankų, veido – odos nudegimus. Lazerio spinduliuotės poveikis žmogaus organizmui nepasireiškia tik tada, kai spinduliavimo intensyvumas yra mažesnis už saugų lygį, kuris nepertraukiamo anglies dvideginio lazerio atveju yra 0,1 W/cm 2 akims. Yra žinoma, kad klinikinėje aplinkoje, norint pasiekti reikiamą klinikinį efektą, naudojami tiesioginio švitinimo lygiai, šimtus ir tūkstančius kartų viršijantys saugų lygį, todėl dirbant su anglies dvideginio lazerinėmis sistemomis, būtina laikytis tam tikrų apsauginių reikalavimų. priemones.

Patalpoje, kurioje operacijos atliekamos naudojant anglies dvideginio lazerį, patartina sienas ir lubas padengti medžiaga, turinčia minimalų atspindį, o įrangą ir prietaisus lygiais blizgiais paviršiais išdėstyti taip, kad jokiu būdu nebūtų atsitrenkta. tiesioginiu spinduliu arba užblokuoti juos nuo ekranų matiniais tamsiais paviršiais. Prieš įeinant į patalpą, kurioje yra instaliacija, turi būti įrengtas šviesos ženklas („Neįeiti“__„Lazeris įjungtas“), kuris įjungiamas lazerio veikimo metu.

Pacientų ir personalo akių apsaugą nuo tiesioginės ar atspindėtos anglies dvideginio lazerio spinduliuotės patikimai garantuoja akiniai iš įprasto optinio stiklo. Pageidautina, kad akiniai būtų pagaminti taip, kad būtų pašalinta galimybė lazerio spinduliuotei patekti pro tarpus tarp rėmo ir veido ir būtų suteiktas platus matymo laukas. Akiniai dėvimi tik lazerinės operacijos fazėje, kad būtų išvengta tiesioginio akių poveikio lazeriu.

Dirbant su anglies dvideginio lazerinėmis sistemomis, lazerinių chirurginių instrumentų naudojimas padidina chirurgo rankų ir veido odos pažeidimo riziką dėl lazerio spindulio atspindžio nuo instrumentų. Šis pavojus smarkiai sumažėja naudojant įrankius, turinčius specialų „pajuodinimą“. „Pajuodę“ instrumentai sugeria apie 90% ant jų krentančios 10,6 mikronų bangos ilgio lazerio spinduliuotės. Kiti instrumentai – įtraukikliai, hemostatinės žnyplės, pincetai, segtukai – taip pat gali atspindėti lazerio spindulį. Tačiau patyrusio chirurgo rankose bet kokia chirurginė procedūra gali būti atlikta nenukreipiant lazerio spindulio į šiuos instrumentus. Taip pat kyla pavojus užsidegti chirurginėms medžiagoms, servetėlėms, paklodėms ir pan., kai į jas patenka tiesiogiai nukreipta lazerio spinduliuotė, todėl dirbant su ja būtina naudoti minkštą medžiagą, suvilgytą izotoniniame natrio chlorido tirpale. numatytą gydymą lazeriu._ Taip pat patartina atlikimo metu Operacijos lazeriu metu iš lauko pašalinkite lazerinės spinduliuotės prietaisus ir instrumentus, pagamintus iš plastiko, kuris gali užsidegti aukštoje temperatūroje.

Taip pat nereikėtų pamiršti, kad lazerinė mašina taip pat yra įrenginys, kuris naudoja elektrą. Šiuo atžvilgiu dirbant su juo būtina laikytis elektros saugos taisyklių, kurių laikomasi eksploatuojant vartotojų elektros įrenginius.

Su lazerinėmis sistemomis dirbantis personalas turi būti specialiai apmokytas ir turėti atitinkamą kvalifikaciją. Visi asmenys, dirbantys su lazerio spinduliuote, turi būti reguliariai, bent kartą per metus, Medicininė apžiūra, įskaitant oftalmologo, terapeuto ir neurologo apžiūrą. Be to, būtina klinikinė analizė kraujas su hemoglobino kiekiu, leukocitų kiekiu ir leukocitų formule. Taip pat atliekami pagrindiniai kepenų tyrimai.

Atidžiai laikantis aukščiau nurodytų taisyklių, pavojaus pakenkti žmogaus kūno organams, audiniams ir biologinei aplinkai praktiškai nėra. Taigi per 10 metų darbo su įvairiomis lazerinėmis instaliacijomis, kuriose iš viso buvo atlikta keli tūkstančiai skirtingų operacijų, nepastebėjome nei vieno atvejo, kai lazerio spinduliuote būtų pažeista akis ir oda, taip pat pakitusi sveikatos būklė. bet kurio įstaigos darbuotojo, susijusio su lazerinių įrenginių darbu.

5 LAZERIO SPINDULIAVIMO PASVEIKIMAS Į BIOLOGINIUS AUDINIUS

Įstatymai, reglamentuojantys spinduliuotės prasiskverbimą į audinius, yra tiesiogiai susiję su lazerio spinduliuotės biologinio veikimo mechanizmo problema. Viena iš priežasčių, kodėl spinduliuotė prasiskverbia į ribotą gylį, yra lazerio spinduliuotės sugertis biologiniuose audiniuose, ir tai, išskyrus retas išimtis, yra privaloma pradinė grandis, kuri yra prieš apšvitintame organizme besivystančių pokyčių grandinę. Lazerio spinduliuotės įsiskverbimo į audinį gylis yra labai svarbus praktiniu požiūriu, nes tai yra vienas iš faktorių, lemiančių ribas. galimas pritaikymas lazeriai klinikoje.

Absorbcija nėra vienintelis procesas, dėl kurio susilpnėja lazerio spinduliuotė, kai ji praeina per biologinį audinį. Sugeriant spinduliuotę, kartu vyksta ir daugybė kitų fizinių procesų, visų pirma, šviesos atspindys nuo paviršiaus tarp dviejų terpių, lūžimas peržengus dvi optiškai nepanašias terpes skiriančią ribą, šviesos sklaida audinių dalelėmis ir t.t. galime kalbėti apie bendrą spinduliuotės susilpnėjimą, įskaitant, be sugerties, nuostolius dėl kitų reiškinių, ir apie tikrąjį spinduliuotės sugertį. Nesant sklaidos, absorbcijai terpėje būdingi du parametrai: sugerties geba ir absorbcijos gylis. Sugerties geba apibrėžiama kaip terpėje sugertos energijos ir spinduliuotės energijos, patenkančios į terpės paviršių, santykis. Šis santykis visada yra mažesnis nei 1, nes spinduliuotė iš dalies praeina pro jį. Sugerties gylis apibūdina sugertos energijos erdvinį pasiskirstymą terpėje. Paprasčiausiu atveju (eksponentinis šviesos skilimas medžiagoje) yra lygus atstumui, kuriam esant spinduliuotės galia sumažėja 2,718 karto, palyginti su spinduliuotės galia terpės paviršiuje. Absorbcijos gylio grįžtamasis dydis vadinamas sugerties koeficientu. Jo matmenys yra cm -1. Jei kartu su absorbcija atsiranda šviesos sklaida, atstumas, kuriuo dėl šių procesų bendro veikimo spinduliuotė susilpnėja tam tikru koeficientu, yra spinduliuotės susilpnėjimo arba prasiskverbimo gylis, o jo atvirkštinė vertė yra slopinimo koeficientas, kuris taip pat turi matmenį cm -1.

Teoriškai įvertinus lazerio spinduliuotės absorbciją audiniuose, siekiant supaprastinti problemą, galima daryti prielaidą, kad spinduliuotė yra plokštuminė banga, krintanti ant plokščio objekto paviršiaus, o sugerties koeficientas visame apšvitintame plote yra vienodas ir ne. priklauso nuo šviesos intensyvumo. Šiuo atveju, didėjant gyliui, spinduliuotės energija (galia) sumažės eksponentiškai, o jos pasiskirstymas išreiškiamas lygtimi:

P = P 0 exp (1)

čia P yra spinduliuotės galia gylyje; Po – spinduliuotės, patenkančios į audinio paviršių, galia; - audinio sugerties koeficientas (neatsižvelgiame į nuostolius dėl šviesos atspindžio iš audinio).

Realiomis sąlygomis, kai apšvitinami biologiniai objektai, šis paprastas ryšys tarp audinio sluoksnio storio ir sugertos energijos kiekio pažeidžiamas, pavyzdžiui, dėl skirtingų apšvitinamo audinio sekcijų sugerties koeficientų skirtumų. Taigi, melanino granulių absorbcijos koeficientas tinklainėje yra 1000 kartų didesnis nei aplinkinių audinių. Atsižvelgiant į tai, kad šviesos sugertis yra molekulinis procesas, kuris galiausiai priklauso nuo spinduliuotę sugeriančių molekulių koncentracijos, absorbcijos kiekis ląsteliniame ir tarpląsteliniame lygmenyse gali labai skirtis net nuo organelių iki organelių. Galiausiai, absorbcija yra bangos ilgio funkcija, todėl lazerių, spinduliuojančių skirtinguose spektro regionuose, absorbcijos koeficientas labai skiriasi.

Daugelyje ankstyvųjų tyrimų biologinių audinių sugerties vertė buvo vertinama remiantis jų šviesos pralaidumo matavimų rezultatais. Daugeliu atvejų eksperimentai buvo atlikti su rubino ir neodimio lazeriais. Taigi, apšvitinant peles rubino lazeriu, buvo nustatyta, kad nuo 45 iki 60% energijos prasiskverbia per odą, o nuo 20 iki 30% - per odą ir apatinius raumenis. Audinių pralaidumo ir atspindžio koeficientų nustatymo metodo kūrimas buvo skirtas G. G. Shamaeva ir kt. (1969) tyrimams. Šiuo metodu gauti duomenys apšvitinant žiurkes neodimio lazeriu buvo panaudoti 9,9 cm -1 odos sugerties koeficientui apskaičiuoti.

L.I.Derlemenko (1969), M.I.Danko ir kt.(1972) integruotu fotometru nustatė neodimio lazerio spinduliuotės sugertį žiurkių raumenų ir kepenų audiniuose. Švitinant raumenis, per 1 mm storio audinio sluoksnį prasiskverbė 27–32 % spinduliuotės, o per kepenis – 20–23 %. 6 mm storio audinio sluoksniams šios vertės buvo atitinkamai 3 ir 1,5%.

Pateikti duomenys rodo lazerio spinduliuotės sugerties priklausomybę nuo audinių spalvos laipsnio: gausiai pigmentuotas audinys spinduliavimą sugeria intensyviau nei raumeninis audinys. Tas pats modelis buvo akivaizdus ir atliekant švitinimo rubino ir neodimio lazeriais eksperimentus. įvairūs navikai gyvūnuose. Didžiausia absorbcija būdinga melanomai, nes jose yra melanino.

A. M. Urazajevas ir kt. (1978) palygino helio-neono (bangos ilgis 632,8 nm) ir argono (488 nm) lazerių spinduliuotės silpnėjimo laipsnį, kai jie praeina per įvairias gyvų depiliuotų žiurkių kūno dalis arba per preparatus, paruoštus iš užsikimšusių gyvūnų organai. Perduota spinduliuotė buvo matuojama naudojant fotoelementą, o gautais duomenimis apskaičiuotas lazerio spinduliuotės įsiskverbimo gylis. Beveik visuose eksperimento variantuose spinduliuotė iš raudonosios spektro srities prasiskverbė į didesnį gylį nei mėlynai žalios spalvos, ir šis skirtumas ryškiausias buvo praeinant per intensyviai kraujagysles turinčius organus su gausiu kraujo tiekimu.

Kitų autorių atliktų tyrimų serijoje buvo palygintas azoto (bangos ilgis 337,1 nm), helio-kadmio (441,6 nm) ir helio-neono (632,8 nm) lazerių įsiskverbimo į biologinius audinius gylis. Matavimai atlikti įvairių pelių organų pjūviuose dviem metodais; naudojant fotometrinį rutulį arba šviesos zondą. Pirmuoju atveju fotometriškai buvo nustatyti lazerio spinduliuotės atspindžio koeficientas ir slopinimo koeficientas audiniuose, o pastarasis leido apskaičiuoti spinduliuotės prasiskverbimo gylį; antroje į apšvitintą audinio mėginį, esantį priešingoje lazerio spindulio pusėje, koaksialiai su juo, įterptas plonas (skersmuo 0,75 mm) stiklinis šviesos kreiptuvas, sujungtas su fotodaugintuvu. Šviesolaidžio galą perkeliant į įvairius žinomus atstumus nuo spindulio kritimo į audinio paviršių taško ir išmatavus šviesos srauto tankį, gautos lazerio spinduliuotės intensyvumo pasiskirstymo audinyje kreivės ir buvo nustatytas jo įsiskverbimo gylis.

Abu naudojami metodai davė panašius rezultatus. Didžiausią prasiskverbimo galią turėjo helio-neoninio lazerio spinduliuotė, mažiausia – helio-kadmio lazerio. Visais atvejais įsiskverbimo gylis neviršijo 2-2,5 mm.

Įdomi problema buvo iškelta V. A. Dubrovskio ir O. G. Astafjevos (1979) atliktuose eksperimentuose, kuriuose jie lygino raudonosios spinduliuotės sugertį kraujo hemolizatu, pasižyminčiu skirtingomis fizikinėmis savybėmis: helio-neoninio lazerio poliarizuota koherentinė spinduliuotė; poliarizuota nenuosekli kaitinamosios lempos spinduliuotė, praleidžiama per polaroidą ir spektrinius filtrus; nepoliarizuota ir nenuosekli kaitinamosios lempos spinduliuotė, praleidžiama tik per spektrinius filtrus. Nustatyta, kad erdvinė darna neturi įtakos absorbcijai. Ją stipriai įtakoja spinduliuotės spektro plotis ir poliarizacijos savybės: poliarizuota spinduliuotė sugeriama mažiau aktyviai nei nepoliarizuota spinduliuotė.

Kartu su pateiktais duomenimis apie lazerių, generuojančių artimojo ultravioletinio (azoto), matomoje (helio-kadmio, argono, helio-neono, rubino) ir artimojo infraraudonojo (neodimio) spektro srityse, spinduliuotės absorbciją biologiniuose audiniuose, pateikiama informacija. Sugertis yra praktiškai svarbi spinduliuotė iš CO3 lazerio, generuojančio infraraudonųjų spindulių srityje 10 600 nm bangos ilgio. Kadangi šią spinduliuotę intensyviai sugeria vanduo, o pastarasis sudaro apie 80% daugumos ląstelių masės, biologinius audinius veikiant CO2 lazerio spinduliuote, ją beveik visiškai sugeria paviršiniai ląstelių sluoksniai.

Kaip minėta aukščiau, lazerio spinduliuotės prasiskverbimas į audinių gelmes yra ribotas ne tik dėl absorbcijos, bet ir dėl kitų procesų, ypač dėl spinduliuotės atspindėjimo nuo audinio paviršiaus. Pasak B. A. Kudriašovo (1976), p. D. Pletnev (1978) ir kt., artimoje ultravioletinėje ir matomose spektro srityse (azotas, helis-kadmis, argonas, helis-neonas, rubinas) generuojamų lazerių spinduliuotė, kurią atspindi balta žmonių ir gyvūnų oda, yra 30 -40%; neodimio lazerio infraraudonosios spinduliuotės atveju ši reikšmė yra ne ką mažesnė (20-35%), o esant tolimesniam CO2 lazerio infraraudonajam spinduliavimui, sumažėja iki maždaug 5%.Įvairių gyvūnų vidaus organų šviesos atspindžio vertė (633 nm) svyruoja nuo 0,18 (kepenyse) iki 0,60 (smegenyse)

Dėl lazerio spinduliuotės susilpnėjimo jo prasiskverbimo į biologinius audinius gylis neviršija kelių milimetrų, o praktinis lazerių panaudojimas turi būti pagrįstas šiomis sąlygomis. Tačiau kartu su pateikta medžiaga yra žinomi duomenys, leidžiantys daryti optimistines išvadas. Tai apie kad visuose aukščiau aptartuose tyrimuose buvo galima įvertinti giliai audiniuose sklindančios spinduliuotės vaidmenį. Kai, pavyzdžiui, audinio mėginio pralaidumo ir atspindžio koeficientai buvo nustatyti naudojant fotometrinį rutulį, aptiktas spinduliuotės, patenkančios į mėginio paviršių ir praeinančios per jį, intensyvumo skirtumas buvo (atėmus atspindėtą spinduliuotę) suma. nuostolių dėl absorbcijos ir sklaidos, o kiekvieno šių procesų dalis liko nežinoma. Kitu atveju, kai spinduliuotės, pasiekiančios tam tikrą tašką giliai audinyje, intensyvumas buvo matuojamas naudojant šviesos zondą, pastarojo galas suvokė tik spinduliuotę, kuri krito „iš priekio“. yra iš visų pusių apšviesta ją supančių dalelių išsklaidytos spinduliuotės. Vadinasi, naudojant šį metodą, buvo gauti nepakankamai įvertinti spinduliuotės intensyvumo pasiskirstymo gylyje rodikliai, kurie neleido atsižvelgti į išsklaidytą šviesą. Tuo pačiu metu intensyviai sklaidančiose terpėse, pavyzdžiui, biologiniuose audiniuose, išsklaidytos spinduliuotės dalis yra labai reikšminga.

Atsižvelgdama į šias nuostatas atliekant išsamius tyrimus. Dougherty ir kt. (1975, 1978) buvo bandoma nustatyti šviesos sklaidos poveikį spinduliuotės prasiskverbimo į audinį gyliui. Autoriai fotoelementu nustatė ksenoninės lempos (išryškinta 620-640 nm sritis) šviesos spinduliuotės dalį, kuri praeina per įvairaus storio pjūvius, kurie buvo gauti iš persodinto pelių pieno liaukos auglio arba iš normalių audinių. Gautomis šviesos pralaidumo koeficiento reikšmėmis buvo apskaičiuoti sklaidos (S) ir sugerties (K) koeficientai iš P. Kubelkos (1964) ir F. Kottlerio (I960) nustatytų ryšių. Gautos naviko audinio vertės buvo S = 13,5 ir K = 0,04, o tai rodo, kad išsklaidytos šviesos dalis yra daug didesnė nei sugertos šviesos dalis. aš

Antrajame darbe, kurį 1978 m. atliko ta pati tyrėjų grupė, buvo naudojami du metodai, leidžiantys tiesiogiai eksperimentiškai gauti visas intersticinės šviesos intensyvumo vertes, tiek tas, kurios buvo rastos neatsižvelgiant į sklaidą, tiek į ją įtraukiant. Taikant vieną iš metodų, į ką tik pašalinto naviko (žiurkės rabdomioifkomos) gylį buvo įvestas 0,8 mm storio pluošto šviesos kreiptuvas, o jo iš audinio išsikišęs galas nukreiptas 2 mW helio-neono lazerio spinduliu. . Kitas šviesos kreiptuvas, prijungtas prie fotometro, buvo įdėtas iš priešingos mėginio pusės. Iš pradžių sujungus šviesos kreipiklius, o paskui juos nutolus iki žinomų atstumų, buvo išmatuotas spinduliuotės, perduodamos per fiksuoto storio audinio sluoksnį, intensyvumas. Kaip ir pirmiau aprašytuose eksperimentuose, šis metodas neleido atsižvelgti į išsklaidytą ne.

Antrasis metodas buvo aktinometrinis (fotocheminis) ir susideda iš kelių 1 mm skersmens kapiliarinių vamzdelių, užpildytų šviesai jautraus mišinio tirpalu, įkišimo į naviko audinį iki tam tikro gylio. Tada apšvitinant audinio mėginį žinomo intensyvumo šviesa naudojant kaitinamąją lempą (bangos ilgis didesnis nei 600 nm), buvo nustatytas fotocheminės reakcijos produkto kiekis, kuris buvo tiesiogiai proporcingas šviesos intensyvumui ir priklausė nuo šviesos intensyvumo. vamzdeliai. Akivaizdu, kad naudojant šį eksperimentinį projektą, reakcijos eigai įtakos turėjo visa spinduliuotė, kuri pasiekė tam tikrą tašką giliai audinyje, įskaitant išsklaidytą šviesą. Duomenys, pateikti pav. 2 leidžia palyginti rezultatus, gautus naudojant šiuos metodus. Grafike matyti, kad spinduliuotės intensyvumas naviko audinyje tame pačiame gylyje, nustatytas aktinometriniu metodu, yra žymiai didesnis nei nustatytas naudojant šviesolaidinę technologiją. Taigi iš aktinometrinių matavimų kreivės matyti, kad 2 cm gylyje į audinį vis dar prasiskverbia apie 8 % spinduliuotės, o pagal antrąją kreivę ši reikšmė yra mažesnė nei 0,1 % K.

Taigi reikšmingas matomos šviesos sklaidos vyravimas, kai praeina per biologinius audinius, viršija absorbciją, leidžia daryti išvadą, kad lazerio spinduliuotės gebėjimas prasiskverbti į audinį yra didesnis nei paprastai manoma. Jei atsižvelgsime į galimybę lazerio spinduliuotę perduoti giliai į audinius naudojant šviesolaidinį pluoštą ir paskesnį jos pasiskirstymą visame apšvitintame pažeidime dėl sklaidos, galime pabandyti žymiai išplėsti lazerių klinikinio naudojimo apimtį.

6 PATOGENETINIAI LAZERIO SPINDULIAVIMO SĄVEIKOS SU BIOLOGINIU AUDINIU MECHANIZMAI

Monochromatiškumas, griežtas kryptingumas, nuoseklumas ir galimybė sutelkti didelius energijos kiekius mažuose plotuose leidžia selektyviai koaguliuoti, išgarinti ir pjaustyti biologinius audinius be kontakto, turint gerą hemostazę, sterilumą ir ablastiškumą.

Lazerio spinduliuotei sąveikaujant su biologiniais audiniais, pastebimi įvairūs efektai: šiluminis, atsirandantis dėl selektyvios šviesos kvantų sugerties, suspaudimo bangų ir elastinio smūgio atsiradimo terpėje, galingų elektromagnetinių laukų, kurie kai kuriais atvejais lydi lazerį, veikimas. spinduliuotę, taip pat daugybę kitų efektų, kuriuos sukelia pačios aplinkos optinės savybės.

Kai lazerio spinduliuotė paveikia audinį, svarbus jo fokusavimo laipsnis. Sufokusuotam lazerio spinduliui pereinant per gyvus audinius, spinduliuotės intensyvumas greitai mažėja, o raumeniniam audiniui 4 cm gylyje yra tik 1-2% pradinės energijos. Lazerio spinduliuotės biologinio poveikio įvairioms ląstelėms, audiniams ir organams laipsnis ir rezultatas priklauso ne tik nuo spinduliuotės savybių (lazerio tipo, spinduliuotės trukmės ir galios tankio, impulsų dažnio ir kt.), bet ir nuo apšvitintų audinių ar organų fizikinės, cheminės ir biologinės charakteristikos (kraujo tėkmės intensyvumas, nevienalytiškumas, šilumos laidumas, įvairių terpės tarpinių paviršių sugerties ir atspindžio koeficientas ir kt.). Paaiškėjo, kad tarpląsteliniai ląstelės komponentai yra jautriausios ir lengviausiai sunaikinamos lazerio spinduliuotės veikiamos struktūros.

Dėl galimybės sutelkti lazerio spinduliuotę į siaurą spindulį buvo sukurtas lazerinis skalpelis, leidžiantis praktiškai be kraujo pjūvių įvairiuose audiniuose. Šiuo metu jau sukaupta puiki patirtis lazerio spinduliuotės panaudojimas eksperimentinėje ir klinikinėje medicinoje.

Lazerio spinduliuotės hemostatinės savybės gali būti padidintos naudojant specialius suspaudimo spaustukus ir lazerinius chirurginius instrumentus, kurie užtikrina trumpalaikį audinių suspaudimą ir kraujavimą išilgai numatomo pjūvio linijos. Dozuoto suspaudimo principas taip pat leidžia žymiai sumažinti terminės audinių nekrozės kiekį, nes suspaudimo sąlygomis žymiai padidėja audinių šilumos laidumas. Šiuo atžvilgiu tas pats fokusuoto lazerio spindulio energijos tankis leidžia greičiau išpjaustyti suspaudžiamą audinį, užtikrinant vietinę audinių išemiją.

Lazerio naudojimas kartu su specialiais instrumentais užtikrina ne tik audinių išskyrimą, bet ir jų vadinamąjį biologinį suvirinimą. Ląstelių ir audinių struktūrų suvirinimo poveikį pastebėjo mokslininkai, kurie naudojo lazerio spindulį įvairiems organams išpjaustyti. Tačiau tik sukūrus specialią lazerinę chirurginę įrangą buvo galima maksimaliai realizuoti tuščiavidurių organų audinių biologinio suvirinimo efektą jų skrodimo metu. Apšvitintoje srityje pastebima padidėjusi šviesos sugertis dėl didesnio suspaustų audinių optinio tankio ir daugkartinio šviesos atspindėjimo iš vidines dalis uždarą erdvę formuojantis aparatas. Tuščiavidurių organų audinių „suvirinimas“ vyksta sluoksnis po sluoksnio išilgai pjūvio linijos šių prietaisų gaminamų audinių vietinio suspaudimo zonoje.

Morfologinis šio reiškinio pakitimų pasireiškimas yra suspaudžiamų audinių koaguliacinė terminė nekrozė, kai išilgai pjūvio krašto susidaro koaguliuojančių audinių ir ląstelinių elementų plėvelė, jungianti visus anatominius organo sluoksnius tame pačiame lygyje.

Šviesos spinduliuotės energijos pavertimo šilumine energija gleivinėje pasekmė – liaukų deformacija ir sutrumpėjimas, epitelio ląstelių susiraukšlėjimas kompaktiškai išsidėsčius jų branduoliams. Gautos konstrukcijos primena „piketo tvorą“. Raumeniniame sluoksnyje morfologiniai pakitimai ne tokie ryškūs. Pogleivinė "suvirinimo" zonoje

Skrandžio sienelės terminio pažeidimo gylis (μm) gastrotomijos metu naudojant anglies dvideginio lazerį(pagal šviesos mikroskopijos duomenis)

tampa silpnai matomas. Krešėjimo nekrozės zonos plotis išilgai išpjaustyto audinio krašto šiais atvejais yra 1-2 mm. Nekrotinių pažeidimų tūrį galima sumažinti tiek padidinus skysčių kiekį išpjaustytuose audiniuose, tiek naudojant atitinkamą lazerinę įrangą. Pavyzdžiui, anglies dvideginio lazeriu išpjaustant skeleto raumenis, krešėjimo nekrozės zonos plotis, siekiantis 1,1-1,2 mm, po išankstinio skysčio suleidimo į raumenį sumažėja 28-40%.

Savo ruožtu pagerėjo naudojimas pastaraisiais metais Speciali lazerinė chirurginė įranga taip pat leidžia sumažinti koaguliacinės terminės nekrozės zoną iki 30-60 mikronų (1 lentelė).

Vien dėl aukštos temperatūros, būdingas lazerio spinduliuotei, itin greitai išgaruoja tarpląstelinis ir tarpląstelinis skystis, o po to sudega sausi likučiai. Gylis ir laipsnis distrofiniai pokyčiai audinius, kai jie veikiami įvairių tipų lazerio spinduliuotė priklauso ir nuo jų spektrinių charakteristikų, ir nuo bendros spinduliuotės energijos (ekspozicijos trukmės). Esant mažoms ekspozicijoms, sunaikinami tik paviršiniai audinių sluoksniai. Nuolat ilgėjant spinduliuotės laikui, padidėja pažeisto audinio tūris iki organo perforacijos. Judant lazerio spindulį išilgine arba skersine kryptimi, audinys išgaruoja ir susidaro linijinė organo dalis.

Krešėjimo terminės nekrozės zonoje vyksta kraujagyslių sienelių ir kraujo krešėjimas, susidarant koaguliaciniam hialino tipo trombui, užkemšančiam kraujagyslės spindį ir užtikrinant tinkamą hemostazę. Dozuoto suspaudimo sąlygomis naudojant lazerinius chirurginius prietaisus, lazerio spinduliuotės hemostatinis poveikis labai sustiprėja, nes

Skrandžio lazerinės žaizdos schema

Kraujagyslės su sumažėjusia kraujotaka akimirksniu krešėja.

Lazerinės žaizdos morfologija turi būdingų bruožų, kurie ryškiai skiria ją nuo kitos kilmės žaizdų. Šiluminio poveikio paveiktus audinius vaizduoja koaguliacinė nekrozė, suformuojant lazerinį terminį šašą. Pastarasis sandariai dengia žaizdos paviršių. Iš karto po lazerio poveikio sunku nustatyti visą nekrozinio audinio tūrį. Krešėjimo nekrozės paveiktų audinių riba stabilizuojasi daugiausia per dieną. Per šį laikotarpį siauroje konservuotų audinių zonoje ant ribos su termine nekroze, patinimu ir įvairaus laipsnio kraujotakos sutrikimų sunkumas, pasireiškiantis hiperemija, staze, perivaskuliniais diapedetiniais kraujavimais.

Remiantis histologiniais tyrimais, buvo nustatytos šios lazerio ekspozicijos zonos: koaguliacinės nekrozės zona, kurios periferinė dalis yra siauras, laisvas („kempingas“) sluoksnis, o centrinė – platus, kompaktiškas ir uždegiminės edemos zona (23 pav.).

Pastebėti mikrocirkuliacijos sutrikimai, ryškiausi veikiant YAG-Nd lazerio ir argono lazerio spinduliuotei (dėl ūminių kraujavimo skrandžio opų hemostazės). Audinių skaidymo anglies dioksido lazeriu procesą lydi griežtai vietinis audinio krešėjimas išilgai pjūvio linijos, taip užkertant kelią aplinkinių audinių pažeidimams.

Lazerinėse žaizdose, skirtingai nuo kitos kilmės žaizdų, perėjimo zonos iš krešėjusio audinio į gyvybingą audinį yra silpnai išreikštos arba jų visai nėra. Regeneracija tokiais atvejais prasideda daugiausia lazerio spinduliuotės nepažeistos zonos ląstelėse.

Yra žinoma, kad audinių pažeidimus lydi uždegiminių mediatorių išsiskyrimas. Tarp pastarųjų išskiriami plazmos (cirkuliuojantys) mediatoriai, taip pat ląsteliniai (vietiniai) mediatoriai, susiję su daugelio ląstelių – putliųjų ląstelių, trombocitų, makrofagų, limfocitų, polimorfonuklearinių leukocitų ir tt – veikla. žaizdos procese pirmiausia yra negyvų audinių lizė ir mikrobų fagocitozė. Bet koks mikrobinio užterštumo laipsnio sumažėjimas sumažina visų uždegimo komponentų intensyvumą. Atliekant bakteriologinį žaizdų paviršiaus medžiagos ir 1 g audinio tyrimą, atliekant pūlingų žaizdų eksciziją ir nekrektomiją anglies dvideginio lazeriu, visiškas sterilumas buvo nustatytas 62 pacientams iš 100, o kitais atvejais sumažėjo mikrobų kiekis žemiau kritinės ribos (10 5).

Lazerinės žaizdos mikrobinio užterštumo laipsnio sumažinimas, šiluminės nekrozės ir kraujagyslių trombozės koaguliacinis pobūdis nekrozės zonoje padeda sumažinti eksudacinį uždegimo komponentą. Silpnai išreikštos leukocitų reakcijos buvimas, o kartais ir visiškas jos nebuvimas lazerinės žaizdos kraštuose buvo patvirtintas daugumos tyrinėtojų darbais. Koaguliuoti audiniai nėra vazoaktyvių mediatorių, ypač kininų, kurie atlieka tokį svarbų vaidmenį formuojant ir vystant uždegiminės reakcijos eksudacinę fazę, šaltinis.

V.I.Eliseenko (1980-1985) teigimu, lazerinėms žaizdoms būdingas aktyvus ankstyvas makrofagų ir fibroblastų serijos ląstelių elementų dauginimasis, kuris lemia reparacinio proceso eigą pagal aseptinio produktyvaus uždegimo tipą. Makrofagų ir fibroblastų proliferacija produktyvaus uždegimo židinyje, pradedant nuo pirmos dienos po lazerio spinduliuotės poveikio, yra besiformuojančio granuliacinio audinio pagrindas.

Tačiau yra įrodymų, kad lazerinių žaizdų gijimas gali vykti įprastu būdu, t. y. apima nekrozinio audinio leukocitų tirpimo fazę. Lazerinių žaizdų gijimas, pasak Yu. G. Parkhomenko (1979, 1983), daugiausia vyksta po lazerio šašu. Lazerinio šašo transformacija susideda iš jo laipsniško organizavimo ir rezorbcijos (parenchiminiuose organuose – kepenyse ir kasoje) arba atmetimo (virškinimo trakto organuose) bręstant granuliaciniam audiniui.

Lazerinių žaizdų gijimo procese būtinos mononuklearinės fagocitų sistemos ląstelės – makrofagai. Makrofagai kontroliuoja granulocitų ir monocitų diferenciaciją iš kamieninių ląstelių, įtakoja T ir B limfocitų funkcinį aktyvumą, taip pat dalyvauja jų bendradarbiavime. Jie išskiria pirmuosius šešis komplemento komponentus, tokiu būdu tarpininkaujant imuninei sistemai dalyvaujant uždegiminiame atsake. Makrofagai skatina fibroblastų vaidmenį ir kolageno sintezę, ty jie yra paskutinės reparacinės reakcijos fazės stimuliatoriai uždegimo metu. Visų pirma, buvo aptikti ląstelių kontaktai tarp makrofagų ir granuliacinio audinio fibroblastų.

Galima daryti prielaidą, kad intensyvi ir užsitęsusi makrofagų reakcija lazerinėse žaizdose, susijusi su ilgalaikiu krešėjusių audinių išsaugojimu, yra veiksnys, aktyviai skatinantis kolageno susidarymo procesą.Anot V.I.Eliseenko ir kt. (1982, 1985), proliferuojančių makrofagų funkcinis vaidmuo yra „užprogramuoti“ visą lazerinių chirurginių žaizdų gijimo procesą.

Fibroblastinė reakcija užima vieną iš pirmaujančių vietų ankstyvo lazerinių žaizdų gijimo procesuose.

Lazerinėse žaizdose granuliacinio audinio aktyvaus augimo laikotarpiu (5-10 dienomis) didelis fibroblastų tankis derinamas su ryškiausiu NAD (NADP)-lipoamido dehidrogenazės (senosios diaforazės) aktyvumo padidėjimu šiose ląstelėse. , kuris tam tikru mastu gali atspindėti didėjantį energijos lygį ir sintetinius procesus juose. Vėliau šių ląstelių fermentinis aktyvumas palaipsniui mažėja, o tai rodo jų brendimą.

Lazeriniame žaizdos rande greitai, difuziškai kaupiasi pagrindinės medžiagos glikozaminoglikanai. jungiamasis audinys, kuris rodo granuliacinio audinio brendimą. Yra žinoma, kad maksimaliai padidėjus fibroblastų skaičiui ir jų subrendimui, didėja ir kolageno skaidulų sintezė.

Lazerinių chirurginių virškinamojo trakto žaizdų gijimo metu yra aiškus ryšys tarp jungiamojo audinio brendimo ir epitelio augimo.

Taigi, makrofagų reakcija, fibroblastų proliferacija ir kolagenogenezė pasireiškia labai anksti ir yra ryškesnė, tuo mažiau ryškėja leukocitų infiltracija, kurios nebuvimas užtikrina lazerinių žaizdų gijimą pirmine intencija.

7 LAZERINĖS BIOSTIMULIAVIMO MECHANIZMAI

Atskirai turėtume apsvarstyti mažos energijos lazerio spinduliuotės biostimuliuojančio aktyvumo pobūdį raudonojoje spektro srityje, kuri gaunama daugiausia naudojant helio-neoninius lazerius. Naudingas šios spinduliuotės poveikis buvo nustatytas atliekant eksperimentus su įvairiais biologiniais objektais.

Aštuntajame dešimtmetyje lazerinės biostimuliacijos reiškinį buvo bandoma paaiškinti ypatingomis savybėmis („biolaukas“, „bioplazma“), kurios tariamai būdingos gyviems organizmams ir suteikia specifines lazerio spinduliuotės charakteristikas, biologinę reikšmę. 1979 m. buvo pasiūlyta, kad mažos energijos lazerio spinduliuotės biologinis poveikis yra susijęs su natūraliais gyvūnų šviesos reguliavimo procesais. Tokių procesų pradinių stadijų molekulinis pagrindas geriau ištirtas augaluose, kuriems nustatytas ne tik pats fotoreguliacijos faktas, bet ir vieno iš pirminių šviesos akceptorių fitochromo cheminė prigimtis. Šis chromoproteinas egzistuoja dviem formomis, iš kurių viena sugeria šviesą prie 660 nm, o kita – 730 nm. Dėl šių formų tarpusavio konversijos apšviečiant keičiasi jų kiekybinis santykis, o tai yra procesų grandinėje, kuri galiausiai lemia sėklų dygimą, pumpurų formavimąsi, augalų žydėjimą ir kitus formuojančius efektus. Nors neabejotina, kad gyvūnuose fotoreguliacijos procesai yra tokių reiškinių, kaip lytinio dauginimosi cikliškumas ar daugelio adaptacinių reakcijų (žinduolių lydymosi ir žiemojimo, paukščių migracijos) apsiribojimas tam tikrais metų laikotarpiais, jų molekuliniai mechanizmai. yra neaiškūs

Idėja apie tam tikros fotoreguliacinės sistemos egzistavimą gyvūnų ląstelėse, galbūt primenančią augalų fitochromo sistemą, leidžia manyti, kad helio-neono lazerio spinduliuotės biostimuliacijos aktyvumas yra paprasto spektrinių charakteristikų sutapimo su absorbcija pasekmė. šios sistemos komponentų regionas. Šiuo atveju būtų galima tikėtis, kad monochromatinė raudona šviesa iš nenuoseklių šaltinių taip pat būtų biologiškai efektyvi. Norint išbandyti šį ir kitus klausimus eksperimentiškai, reikėjo jautrių testų, kurie duotų kiekybinius, labai atkuriamus ir tiksliai išmatuojamus rezultatus. Didžioji dauguma helio-neoninių lazerių tyrimų buvo atlikti su gyvūnais arba tiesiogiai su pacientais tokiomis sąlygomis, kurios neatitinka šių reikalavimų.

Renkantis tinkamą modelio sistemą, rėmėmės dviem prielaidomis: 1) ląstelės, kurios vystosi arba išgyvena in vitro, yra gana paprastas tiriamasis objektas, leidžiantis tiksliai apskaičiuoti poveikio sąlygas ir jo rezultatus; 2) Ypatingo dėmesio nusipelno ląstelių paviršiaus membranos reakcija, kurios didelis jautrumas anksčiau buvo nustatytas atliekant eksperimentus su mažos energijos raudona spinduliuote iš rubino lazerio.

N. F. Gamaleya ir kt. atliktuose tyrimuose buvo tiriamas helio-neoninio lazerio spinduliuotės poveikis limfocitų, išskirtų iš žmogaus kraujo, paviršinei membranai. Tuo tikslu buvo įvertintas limfocitų gebėjimas formuoti E-rozetes – sąveikauti su avies eritrocitais. Nustatyta, kad esant mažoms spinduliuotės dozėms (galios tankis 0,1-0,5 W/m2, ekspozicija 15 s), kurios yra pusantro-dviem dydžiais mažesnės nei naudojamos klinikiniame darbe helio-neoniniu lazeriu, 2008 m. nedidelis, bet statistiškai reikšmingas gebėjimo formuoti rozetes padidėjimas (1,2-1,4 karto) apšvitintuose limfocituose, palyginti su kontroline grupe. Lygiagrečiai su citomembranų pokyčiais padidėjo limfocitų funkcinis aktyvumas, ypač jų gebėjimas dalytis padidėjo 2-6 kartus, o tai buvo nustatyta blastinės transformacijos reakcijoje su fitohemagliutininu [Novikov D.K., Novikova V.I., 1979], vertinant pagal kaupimąsi. 3 N-timidino. Atliekant eksperimentus su žmogaus kraujo leukocitais, nustatyta, kad juos veikiant helio-neono lazerio spinduliuote tokiomis pat mažomis dozėmis, ląstelių fagocitozė padidėja 1,5-2 kartus. coli(tiek gaudymas, tiek virškinimas). Helio-neono lazerio spinduliuotė taip pat turėjo stimuliuojantį poveikį kitoms ląstelėms. Taigi pelių navikinių ląstelių (L) kultūroje jų augimo vėlavimas 1 dieną po švitinimo buvo pakeistas jo pagreitėjimu, kuris ypač buvo pastebimas 3-4 dieną, kai besidalijančių ląstelių skaičius buvo 2 kartus didesnis. didesnis nei kontrolinėje

Taigi buvo įrodyta, kad labai mažo intensyvumo helio-neono lazerio spinduliuotė sukelia pokyčius ląstelės membranoje skirtingi tipai ir jų funkcinės veiklos stimuliavimas. Citoplazminės membranos pokyčius kultivuotose kininio žiurkėnų ląstelėse, apšvitintose helio-neoniniu lazeriu, taip pat atskleidė A. K. Abdvakhitova ir kt. (1982), taikydami fluorescencinių zondų metodą, nors jų naudotos spinduliuotės dozės buvo dviem dydžiais didesnės nei mūsų naudojamas.

Vengrų chirurgo E. Mesterio kartu su grupe fizikų iškelta hipotezė lazerio spinduliuotės biostimuliuojamąjį aktyvumą bando paaiškinti vien jos poliarizacija: dėl spinduliuotės poliarizacijos jis gali reaguoti su poliarinių lipidų molekulėmis. citoplazminės membranos lipidinis dvisluoksnis, kuris sukelia ląstelėje pokyčių grandinę. Pagal siūlomą modelį stimuliuojantis poveikis neturėtų priklausyti nuo spinduliuotės bangos ilgio. Tačiau eksperimentiniai duomenys to nepatvirtina.

Patikimas biostimuliacijos efekto atkuriamumas leido eiti toliau ir pabandyti išsiaiškinti, ar šį efektą sukelia tik lazerinė (koherentinė, poliarizuota) spinduliuotė ir kaip tai priklauso nuo bangos ilgio. Šiuo tikslu monochromatinės raudonos šviesos (633 ± 5 nm), gautos iš ksenono lempos, naudojant difrakcijos monochromatorių, poveikis žmogaus kraujo limfocitams buvo įvertintas naudojant rozetės susidarymo testą. Nustatyta, kad esant panašiai nenuoseklios raudonos šviesos dozei (3 J/m 3), rozetės formavimosi procesas buvo skatinamas taip pat, kaip ir naudojant helio-neoninį lazerį.

Toliau raudonos šviesos poveikis buvo lyginamas su spinduliuotės iš kitų siaurų matomos srities spektrinių sričių. Šiuo atveju šviesos aktyvumas buvo vertinamas pagal jos poveikį trims procesams: žmogaus limfocitų E-rozečių susidarymui, L kultūros ląstelių dauginimuisi ir medžiagos, kurios sugerties maksimumas yra 265 nm, išsiskyrimui į terpę. per pelių limfocitus. (Paskutinis bandymas buvo stebėjimų rezultatų tobulinimas ir buvo pagrįstas tuo, kad iš ląstelių, kurios buvo apšvitintos lazeriu, padidėja tam tikro cheminio faktoriaus, kurio absorbcijos juosta yra 260–265 nm, išsiskyrimas.) Eksperimentai parodė, kad kai kuriuos apšvitinant monochromatine šviesa ir tomis pačiomis spektrinėmis sritimis stebimas visų trijų procesų stimuliavimas: raudona (633 nm), žalia (500 ir 550 nm) ir violetinė (415 nm).

Taigi atlikti tyrimai leido nustatyti, kad įvairiose žmogaus ir gyvūnų ląstelėse yra didelis jautrumas šviesai, net daug didesnis nei buvo galima tikėtis remiantis klinikinių rezultatų lazerinė biostimuliacinė terapija. Šis jautrumas atsirado ne dėl šviesos darnos ir poliarizacijos ir neapsiribojo raudonąja spektro sritimi: kartu su maksimumu šioje srityje buvo dar du - violetinėje ir žalioje spektro srityse.

Taikydami kitokį metodologinį metodą (DNR sintezės intensyvumo nustatymas HeLa kultūros ląstelėse įtraukiant pažymėtą timidiną), T. Y. Karu ir kiti (1982, 1983) taip pat parodė, kad biostimuliacijos efektas nėra susijęs su šviesos koherentiškumu ir poliarizacija. . Jų eksperimentuose su ląstelių apšvitinimu raudona šviesa didžiausias DNR sintezės stimuliavimas buvo stebimas esant 100 J/m 2 dozei, o efektas greitai sumažėjo, kai buvo pakeičiama bet kuria kryptimi. Lyginant radiacijos aktyvumą skirtingose spektro dalyse, buvo nustatyti trys maksimumai: netoli 400, 630 ir 760 nm.

Prie šviesos biostimuliacijos mechanizmo. gali būti susiję su formavimu apšvitintose ląstelėse ir cheminio faktoriaus, kuris buvo aptiktas terpėje pagal šviesos sugerties smailę netoli 265 nm, išsiskyrimu. Siekiant išsiaiškinti šio faktoriaus pobūdį, buvo atlikta popieriaus chromatografija ir agarozės gelio elektroforezė su zonos vizualizacija su etidžio bromidu, kuri leido ląstelių išskiriamoje medžiagoje aptikti dvigrandę molekulinę masę. DNR dvigubos spiralės struktūrą patvirtino hiperchrominio efekto atsiradimas kaitinant.

Literatūroje pateikta informacija apie nukleorūgščių gebėjimą pagreitinti pažeistų audinių atstatymą [Belous A. M. et al., 1974] patvirtino galimą ląstelių išskiriamo DNR faktoriaus dalyvavimą šviesos biostimuliacijoje. Norint patikrinti šią hipotezę, buvo atliktas eksperimentas su L linijos ląstelėmis, kai kurios iš jų buvo apšvitintos helio-neoniniu lazeriu, o kita dalis, kuri nebuvo apšvitinta, buvo patalpinta į terpę, paimtą iš apšvitintų ląstelių ir , todėl turintis DNR faktorių. Ląstelių augimo greičio (mitozinio aktyvumo) nustatymas parodė, kad abiejose grupėse ląstelių vystymasis buvo skatinamas vienodai, lyginant su kontroliniu, be to, DNR sunaikinimas terpėje, paimtoje iš apšvitintų ląstelių naudojant fermentą DNazę, atėmė iš šios terpės biostimuliuojančią veiklą. . Pati DNazė praktiškai neturėjo įtakos ląstelių augimui.

Vadinasi, galima manyti, kad veikiant viso organizmo audinius (pavyzdžiui, trofinių opų lazerinės terapijos metu), apšvitinant ląsteles patologinio židinio periferijoje išsiskiria DNR faktorius, skatinantis augimą. opą supančių audinių fibroblastinių elementų, taip paspartindamas jos gijimą. Tačiau nedviprasmišką to įrodymą galima gauti tik atliekant eksperimentus su gyvūnais.

Taigi pateikti duomenys, matyt, pagrindžia lazerio (ar net šviesos biostimuliacijos) panaudojimo terapiniais tikslais tikslingumą ir nurodo būdus. tolimesnis vystymasšis metodas. Šie duomenys turi ir platesnę fitobiologinę reikšmę, susidedančią iš to, kad pirmą kartą buvo nustatytas specifinis žmonių ir gyvūnų ne tinklainės (nevizualinių) ląstelių jautrumas šviesai, pasižymintis daugybe požymių. Šis jautrumas priklauso nuo spektro ir yra labai didelis: mūsų naudojami galios tankiai, lygūs dešimtosioms vato kvadratiniam metrui, yra panašūs į tuos, kurie yra veiksmingi augalų fotoreguliacinėms sistemoms. Kaip buvo nustatyta naudojant DNR faktoriaus išskyrimo testą, žmogaus ląstelės turi tokį jautrumą šviesai ir skirtingų rūšių gyvūnai, paimti iš audinių ir organų: pelių, šunų ir žmogaus limfocitų, žiurkių kepenų ląstelių, ląstelių iš kultūrų, gautų iš žmogaus fibroblastų, žiurkėnų inkstų ir piktybinių pelių fibroblastų.

Visi šie faktai patvirtina prielaidą, kad žinduoliai turi ypatingą šviesos suvokimo sistemą, galbūt panašią į augalų fitochromo sistemą ir atliekančią reguliavimo funkcijas. Numanomos gyvūnų šviesai jautrios sistemos panašumą su fitochromo reguliavimo sistema liudija jų pagrindinių savybių palyginimas.Be didelio jautrumo šviesai, fitochromo sistemai būdingas ir mažos dozės (trigerinis) veikimo pobūdis, dėl kurio prisiminti ir galbūt paaiškinti didelį dozių kintamumą (su dviejų dydžių skirtumais), kuriuos gydytojai naudoja biostimuliacijai lazeriu; fitochromo sistemos konjugacija (taip pat mūsų aprašyti poveikiai) su ląstelių membranomis; fitochromo sistemos kontrolė virš DNR, RNR ir baltymų sintezės, kurių susidarymas audiniuose, apšvitintuose helio-neoniniu lazeriu, daugelio autorių teigimu, taip pat sustiprėja.

Jei gyvūnų ląstelės iš tikrųjų turi specializuotą šviesai jautrią sistemą, tai naudojant eksperimentus, siekiant nustatyti veikimo spektrą (biologinės reakcijos dydžio priklausomybę nuo bangos ilgio), galima pabandyti nustatyti absorbcijos spektrą (ir iš jo cheminę tapatybę). junginio, kuris yra pagrindinis šviesos akceptorius ir sukelia procesų grandinę, kuri galiausiai sukelia fotoreguliacinį poveikį. Atitikimas tarp veikimo spektrų ir šviesos akceptoriaus sugerties spektro pasiekiamas, tačiau tik tuo atveju, jei nustatomos įvairios metodinės sąlygos, o tai praktiškai yra labai sudėtinga užduotis.

Nepaisant to, negalima nekreipti dėmesio į visų trijų kreivių panašumą, apibūdinantį įvairių mūsų išbandytų biologinių poveikių spektrinę priklausomybę nuo tipinio porfirino junginių sugerties spektro. Tai leidžia manyti, kad šviesos akceptorius hipotetinėje gyvūnų ląstelių fotoreguliacijos sistemoje yra koks nors junginys iš porfirinų grupės, kurie, kaip žinoma, yra daugelio svarbių gyvūno kūno biocheminių komponentų – hemoglobino, citochromų, daugelio kitų. fermentų ir kt. S. M. Zubkova (1978) teigė, kad helio-neono lazerio spinduliuotės biostimuliuojantis poveikis yra susijęs su porfirino turinčio fermento katalazės, kurios šviesos sugerties maksimumas yra ~628 nm, absorbcija. Apšvitinus ląsteles patologinio židinio periferijoje, jose išsiskiria DNR faktorius, kuris stimuliuoja fibroblastinių elementų augimą audiniuose, supančius opą, taip pagreitindamas jos gijimą. Tačiau nedviprasmišką to įrodymą galima gauti tik atliekant eksperimentus su gyvūnais.

Taigi pateikti duomenys akivaizdžiai pagrindžia lazerio (ar net šviesos biostimuliacijos) panaudojimo terapiniais tikslais galimybes ir nurodo tolesnio šio metodo tobulinimo būdus. Šie duomenys turi ir platesnę fitobiologinę reikšmę, susidedančią iš to, kad pirmą kartą buvo nustatytas specifinis žmonių ir gyvūnų ne tinklainės (nevizualinių) ląstelių jautrumas šviesai, pasižymintis daugybe požymių. Šis jautrumas priklauso nuo spektro ir yra labai didelis: naudojami galios tankiai, lygūs dešimtosioms vato kvadratiniam metrui, yra panašūs į efektyvius augalų fotoreguliavimo sistemoms. Kaip buvo nustatyta naudojant DNR faktoriaus išskyrimo testą, skirtingų rūšių žmogaus ir gyvūnų ląstelės, paimtos iš audinių ir organų, turi tokį jautrumą šviesai: pelių, šunų ir žmogaus limfocitai, žiurkių kepenų ląstelės, ląstelės iš kultūrų, gautų iš žmogaus fibroblastų, žiurkėnų inkstai ir piktybiniai pelių fibroblastai.

Visi šie faktai patvirtina prielaidą, kad žinduoliai turi ypatingą šviesos suvokimo sistemą, galbūt panašią į augalų fitochromo sistemą ir atliekančią reguliavimo funkcijas. Numanomos gyvūnų šviesai jautrios sistemos panašumą su fitochromo reguliavimo sistema liudija jų pagrindinių savybių palyginimas. Be didelio jautrumo šviesai, fitochromo sistemai būdingas mažos dozės (trigerinis) veikimo pobūdis, o tai verčia prisiminti ir galbūt paaiškina didelį gydytojų naudojamų dozių kintamumą (su dviejų dydžių skirtumais). lazerinei biostimuliacijai; fitochromo sistemos konjugacija (taip pat mūsų aprašyti poveikiai) su ląstelių membranomis; fitochromo sistemos kontrolė virš DNR, RNR ir baltymų sintezės, kurių susidarymas audiniuose, apšvitintuose helio-neoniniu lazeriu, daugelio autorių teigimu, taip pat sustiprėja.

Jei gyvūnų ląstelės iš tikrųjų turi specializuotą šviesai jautrią sistemą, tai naudojant eksperimentus, siekiant nustatyti veikimo spektrą (biologinės reakcijos dydžio priklausomybę nuo bangos ilgio), galima pabandyti nustatyti absorbcijos spektrą (ir iš jo cheminę tapatybę). junginio, kuris yra pagrindinis šviesos akceptorius ir sukelia procesų grandinę, kuri galiausiai sukelia fotoreguliacinį poveikį. Atitikimas tarp veikimo spektrų ir šviesos akceptoriaus sugerties spektro pasiekiamas, tačiau tik tuo atveju, jei yra laikomasi tam tikrų metodinių sąlygų nustatant eksperimentus, o tai praktiškai yra labai sudėtinga užduotis.

NUORODOS

1. A. N. REMIZOVAS „MEDICINĖ IR BIOLOGINĖ FIZIKA“

2. „LAZERIAI CHIRURGIJOJE“ REDAGUOJA PROF. GERAI. SKOBELKINA

3. „LAZERIAI KLINIKINĖJE medicinoje“, REDEGĖ S. D. PLETNEV

Lazerio ir spinduliuotės taikymas medicinoje. Lazeriai šiuolaikinėje medicinoje

ĮVADAS

LAZERIAI IR JŲ TAIKYMAS medicinoje

Kai kurių tipų lazerių charakteristikos.

Nauji straipsniai

Populiarūs straipsniai