СРОП 10 Шевченко Н.О. Механизм действия высокоинтенсивных лазерных излучении на биологические ткани
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
СРОП №10 По биофизике • Тема: Механизм действия высокоинтенсивных лазерных излучении на биологические ткани От Шевченко Н.О 1 курс группа 120А Для Уразакынова Дарына Кермакыновича План Лазеры Лазерное излучение Механизм воздействия лазера на ткани Применение лазеров в медицине В стоматологии В хирургии В офтальмологии В косметологии Лазер • Лазер, или оптический ква́нтовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения. Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРА. • Лазер (от англ. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – устройство, использующее явление вынужденного излучения для получения волны света. • С момента своего изобретения лазер нашел множество применений в промышленности, медицине, а также в повседневной жизни. Устройства для чтения дисков CD, DVD и Blu-ray основаны на том, что лазер направляет свой луч на поверхность диска. Этот луч после отражения от поверхности диска меняет свои свойства и, попав на детектор, позволяет считать информацию, записанную на диске. • со строго гармонической (синусоидальной) зависимостью от времени, а также от положения на линии, соответствующей направлению движения волны; • с волновыми поверхностями, которые были бы плоскостями, перпендикулярными направлению движения волн; • с образованием “параллельного луча”, который не расходится в стороны. • Строгое соблюдение этих условий просто невозможно. Тем не менее, свет, производимый лазерами, относительно близок к ним. Функции лазера • Вы возбуждаете атомы или молекулы лазерной среды до более высоких уровней энергии. Таким образом, вы создаете лазерный луч. Эти уровни энергии имеют максимально возможное среднее время распада. Таким образом, вы сохраняете вероятность спонтанной эмиссии как можно более низкой, и энергия процесса накачки сохраняется дольше. Непрерывная откачка создает желаемую инверсию электронных населённостей. Это означает, что больше частиц находится в одном из своих возбужденных состояний, чем в основном состоянии. • Теперь для того, чтобы возбужденный атом вернулся из своего возбужденного состояния в основное, необходимо лишь стимулировать его фотоном. При этом он испускает фотон в том же направлении и с той же энергией, что и исходный фотон. В данном случае равная энергия означает, что новый фотон имеет ту же частоту и длину волны, что и исходный фотон. Фазовое положение обоих фотонов также одинаково. • Как описано ранее, фотоны отражаются в резонаторе и проходят через среду несколько раз. Этот процесс приводит к цепной реакции, в ходе которой производится все больше и больше фотонов, которые, в свою очередь, производят все больше и больше фотонов и так далее… • Одна сторона резонатора частично проницаема, что позволяет лазерному лучу отклоняться. В результате отражающее свойство резонатора сохраняется, и происходит дальнейшее излучение. Лазерное излучение • ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ вынужденное (посредством лазера)и спускание атомами вещества порций- квантов электромагнитного излучения. Слово "лазер" — аббревиатура, образованная из начальных букв английской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (ус иление света с помощью индуцированного излучения). Следо вательно, лазер (оптический квантовый генератор) — это генератор электромагнитного излучения оптического диа пазона, основанный на использовании вынужденного (стиму лированного) излучения. Лазерная установка включает активн ую (лазерную) среду с оптическим резонатором, источник эн ергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения. З а счет монохроматичности лазерного луча и его малой расход имости (высокой степени коллиминированности) создаются и сключительно высокие энергетические экспозиции, позволяю щие получить локальный термоэффект. Это является основан ием для использования лазерных установок при обработке м атериалов (резание, сверление, поверхностная закалка и др.), в хирургии и т. д. Механизм воздействие лазера на ткани • Когда излучение исходит от высокоинтенсивного сфокусированного лазера, количество выделяющегося тепла велико. В ткани возникает температурный градиент. В месте падения луча ткань испаряется, в прилегающих областях происходит обугливание и коагуляция. Фотоиспарение является способом послойного удаления или разрезания ткани. В результате коагуляции завариваются сосуды и останавляивается кровотечение. Применение в лазерной медицине • В настоящее время лазерные медицинские технологии широко используются в клинической медицине как методы эффективной избирательной деструкции патологически измененных тканей (высокоинтенсивные излучения) с одной стороны и для стимуляции обменных процессов в клетках (низкоинтенсивные излучения) - с другой. Высокоинтенсивные лазерные воздействия (8 Дж/см2 и более) применяются в качестве лазерного скальпеля при эндоваскулярных и других хирургических вмешательствах, для локальной интерстициальной гипертермии в онкологии (1, 8, 32, 82, 92). Высокоинтенсивные лазерные воздействия приводят к изменениям физического состояния тканей, вызывая в них абляцию, коагуляцию и гипертермию. Низкоинтенсивные лазерные воздействия (0,1 3,0 Дж/см2) с успехом используются почти во всех областях медицины для коррекции нарушений иммунитета, улучшения реологических свойств крови и микроциркуляции, усиления процессов репарации (14, 21, 35, 58). Биологическое действие низкоинтенсивных лазерных излучений связывают с изменениями в клетках концентрации цитозольного кальция, фосфолипидов мембран, а также с образованием активных форм кислорода. В стамотологии • Лазерная стоматология применяется в малой хирургии полости рта для увеличения биологического пространства, пла-стики уздечек, иссечения папиллом, биопсии, остановки крово-течений, лечения афт, язв, лейкоплакий. Лазеры используются в пародонтологии для обработки патологических карманов, гингивотомии, гингивэктомии, а также для деэпитализации тканей и подготовки перед сня-тием зубных отложений. В хирургии • Проведения хирургических операций, заключающийся в удалении или прижигании небольших участков тканей с минимальным повреждением окружающих тканей. Лазерная хирургия применяется для коррекции зрения, устранения закупорки артерий, удаления некоторых видов пигментированных образований на коже, стоматологии и удалении опухолей, особенно глиом различной этиологии. Спектральные характеристики лазеров позволяют выбирать нужный тип и мощность излучения для различных заболеваний. Например, аргоновый лазер используется для лечения заболеваний сетчатки (например, диабетической ретинопатии), углекислотный лазер — для лечения цервикальной интраэпителиальной неоплазии, а Nd:YAG-лазер — для удаления слоя эндометрия матки. В офтальмологии • В офтальмологии эпоха лазерных операций отсчитывается от 1968 г., когда аргоновый лазер с длиной волны 531 нм был использован для коагуляции отслоившейся сетчатки. «Приваривание» сетчатки и в настоящее время — один из самых отработанных и широко практикуемых методов лазерного вмешательства. Впоследствии аргоновый лазер был заменен на более современный — с диодной накачкой. Другое заболевание глаза, при котором активно используется излучение лазера, — глаукома, характеризующаяся накоплением жидкости в глазу. Лазер играет роль своеобразной иглы, обеспечивая создание каналов для оттока жидкости. Но самое широкое применение лазерная микрохирургия нашла в коррекции рефракции. Оптическая сила глаза как линзы (т.е. величина, обратная фокусному расстоянию) в основном (более чем на 70%) определяется кривизной роговицы. Следовательно, изменяя форму последней, можно влиять на рефрактивные характеристики зрения. Об использовании лазеров для этой цели мы и расскажем подробнее. В косметологии • В косметологию лазеры попали после 70-х и начали очень быстро прогрессировать, что неудивительно — было бы глупо игнорировать такую «золотую жилу». Сегодня на вооружении клиник огромное количество лазерного оборудования, и часто сами специалисты не могут освоить все новые модели. Что уж говорить о простых клиентах: странные названия-сокращения, длины волн, интенсивность, мощность. Так что из этого действительно необходимо знать, чтобы «предметно» разговаривать с врачом? Для начала немного теории. Заключение • Лазерное излучение – это когерентное, сильно пучковое электромагнитное излучение с высокой интенсивностью и очень узкой полосой частот. Перемещаясь вдоль электромагнитного спектра, лазерное излучение простирается от дальнего инфракрасного до видимого и рентгеновского спектра. Список использованной литературы • 1. Александров М.Т. Применение лазеров в медицине // Обзор отечественной и зарубежной печати за 1971 - 1985 гг. - М., 1986. - 185 с. 2. Баллюзек Ф.В., Морозова С.И., Самойлова К.А. Медицинская лазерология. СПб, 2000. - 160 с. 3. Ю.Борисова A.M., Хорошилова Н.В., Булгакова Г.И. Действие низкоинтенсивного лазерного излучения на иммунную систему // Терапевтический архив 1992. - Т.64. - N5. - С.111-116. |