Лазер в помощ на медицината. От допълнителни материали
ЛАЗЕР(съкращение от началните букви на англ. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усилване на светлината чрез стимулирано излъчване; син. оптичен квантов генератор) - техническо устройство, което излъчва електромагнитно лъчение, фокусирано под формата на лъч в диапазона от инфрачервени до ултравиолетови лъчи, имащо страхотна енергияи биологични ефекти. L. са създадени през 1955 г. от Н. Г. Басов, А. М. Прохоров (СССР) и Ч. Таунс (САЩ), които през 1964 г. получават Нобелова награда за това изобретение.
Основните части на лазера са работната течност или активната среда, лампата на помпата и огледалният резонатор (фиг. 1). Лазерното лъчение може да бъде непрекъснато или импулсно. Полупроводниковите лазери могат да работят и в двата режима. В резултат на силен светлинен проблясък от лампата на помпата, електроните на активното вещество преминават от спокойно състояние във възбудено. Действайки един на друг, те създават лавина от светлинни фотони. Отразявайки се от резонансните екрани, тези фотони, пробивайки полупрозрачния огледален екран, се появяват като тесен монохроматичен лъч от високоенергийна светлина.
Работната течност на стъкло може да бъде твърда (кристали от изкуствен рубин с добавяне на хром, някои волфрамови и молибденови соли, различни видове стъкло с примес на неодим и някои други елементи и др.), Течна (пиридин, бензен, толуен, бромонафталин, нитробензен и др.), газ (смес от хелий и неон, хелиеви и кадмиеви пари, аргон, криптон, въглероден диоксид и др.).
За да прехвърлите атомите на работния флуид в възбудено състояние, можете да използвате светлинно лъчение, поток от електрони, поток от радиоактивни частици, химикал. реакция.
Ако си представим активната среда като изкуствен рубинен кристал с примес на хром, чиито успоредни краища са оформени под формата на огледало с вътрешно отражение и един от тях е полупрозрачен, и този кристал е осветен с мощен светкавица на лампа с помпа, след това в резултат на такова силно осветление или, както обикновено се нарича, оптично изпомпване, по-голям бройхромовите атоми ще преминат във възбудено състояние.
Връщайки се в основното състояние, атомът на хрома спонтанно излъчва фотон, който се сблъсква с възбудения атом на хром, нокаутирайки друг фотон. Тези фотони, на свой ред се срещат с други възбудени хромни атоми, отново нокаутират фотони и този процес нараства като лавина. Потокът от фотони, многократно отразен от краищата на огледалото, нараства, докато плътността на енергията на излъчване достигне гранична стойност, достатъчна за преодоляване на полупрозрачното огледало, и избухва под формата на импулс от монохроматично кохерентно (строго насочено) излъчване, дължината на вълната на която е 694 .3 nm и продължителност на импулса 0.5-1.0 ms с енергия от фракции до стотици джаули.
Енергията на светлинно изригване може да се оцени, като се използва следният пример: общата енергийна плътност на спектъра на слънчевата повърхност е 10 4 W/cm 2 , а фокусиран лъч от светлина с мощност 1 MW създава интензитет на излъчване при фокус до 10 13 W/cm 2 .
Монохроматичността, кохерентността, малкият ъгъл на отклонение на лъча и възможността за оптично фокусиране позволяват да се получи висока концентрация на енергия.
Фокусиран лазерен лъч може да бъде насочен върху площ от няколко микрона. Така се постига колосална концентрация на енергия и се създава изключително висока температура в облъчвания обект. Лазерното лъчение разтапя стомана и диамант и унищожава всеки материал.
Лазерни устройства и техните области на приложение
Специалните свойства на лазерното лъчение - висока насоченост, кохерентност и монохроматичност - откриват практически големи възможности за използването му в различни области на науката, техниката и медицината.
За мед За цели се използват различни лазери, чиято мощност на излъчване се определя от целите на хирургичното или терапевтично лечение. В зависимост от интензивността на облъчването и характеристиките на взаимодействието му с различни тъкани се постигат ефектите на коагулация, екстирпация, стимулация и регенерация. В хирургията, онкологията и офталмологичната практика се използват лазери с мощност десетки ватове, а за получаване на стимулиращ и противовъзпалителен ефект се използват лазери с мощност десетки миливати.
С помощта на L. е възможно едновременно да се предават огромен брой телефонни разговори, да се комуникира както на земята, така и в космоса и да се локализират небесни тела.
Малката дивергенция на лазерния лъч им позволява да се използват в геодезическата практика, изграждането на големи инженерни съоръжения, за кацане на самолети и в машиностроенето. Газовите лазери се използват за получаване на триизмерни изображения (холография). В геодезическата практика широко се използват различни видове лазерни далекомери. L. се използват в метеорологията, за наблюдение на замърсяването на околната среда, в измервателната и компютърната техника, инструментостроенето, за обработка на размери на микроелектронни вериги и иницииране на химични реакции. реакции и др.
В лазерната технология се използват както твърдотелни, така и газови лазери с импулсно и непрекъснато действие. За рязане, пробиване и заваряване на различни високоякостни материали - стомани, сплави, диаманти, камъни за часовници - се произвеждат лазерни системи на въглероден диоксид (LUND-100, TILU-1, Impulse), на азот (Signal-3), на рубин (LUCH-1M, K-ZM, LUCH-1 P, SU-1), върху неодимови стъкла (Kvant-9, Korund-1, SLS-10, Kizil) и др. Повечето лазерни технологични процеси използват термично ефект на светлината, причинен от нейното поглъщане обработен материал. За увеличаване на плътността на радиационния поток и локализиране на зоната на лечение се използват оптични системи. Характеристиките на лазерната технология са следните: висока плътнострадиационна енергия в зоната на третиране, даваща необходимия топлинен ефект за кратко време; локалност на въздействащото лъчение, поради възможността за неговото фокусиране и светлинни лъчи с изключително малък диаметър; малка термично засегната зона, осигурена от краткотрайно излагане на радиация; възможност за провеждане на процеса във всяка прозрачна среда, чрез технологични прозорци. камери и др.
Мощността на излъчване на лазерите, използвани за контролно-измервателни уреди на системи за насочване и комуникация, е ниска от порядъка на 1-80 mW. За експериментални изследвания (измерване на дебита на течности, изследване на кристали и т.н.) се използват мощни лазери, генериращи лъчение в импулсен режим с пикова мощност от киловати до хектовати и продължителност на импулса 10 -9 -10 -4 секунди . За обработка на материали (рязане, заваряване, пробиване на отвори и т.н.) се използват различни лазери с изходна мощност от 1 до 1000 вата или повече.
Лазерните устройства значително повишават ефективността на труда. Така, лазерно рязанеосигурява значителни спестявания на суровини, незабавното пробиване на дупки във всякакви материали улеснява работата на бормашината, лазерният метод за производство на микросхеми подобрява качеството на продуктите и т.н. Може да се твърди, че лазерът се е превърнал в едно от най-често използваните устройства за научни, технически и медицински приложения. цели.
Механизмът на действие на лазерния лъч върху биологичната тъкан се основава на факта, че енергията на светлинния лъч рязко повишава температурата в малка част от тялото. Температурата в облъчената област, според J. P. Minton, може да се повиши до 394 °, поради което патологично променената област моментално изгаря и се изпарява. Топлинният ефект върху околните тъкани се простира на много късо разстояние, тъй като ширината на директния монохроматичен фокусиран радиационен лъч е равна на
0,01 мм. Под въздействието на лазерното лъчение се извършва не само коагулацията на живите тъканни протеини, но и експлозивното му разрушаване от действието на вид ударна вълна. Тази ударна вълна се образува в резултат на факта, че при високи температури тъканната течност моментално преминава в газообразно състояние. Характеристиките на биологичното действие зависят от дължината на вълната, продължителността на импулса, мощността, енергията на лазерното лъчение, както и от структурата и свойствата на облъчените тъкани. От значение са цветът (пигментацията), дебелината, плътността, степента на напълване на тъканите с кръв, физиологията им, състоянието и наличието на патол, промени в тях. Колкото по-голяма е мощността на лазерното лъчение, толкова по-дълбоко прониква то и толкова по-силен е ефектът му.
В експериментални изследвания е изследвано въздействието на светлинното лъчение от различни диапазони върху клетките, тъканите и органите (кожа, мускули, кости, вътрешни органи и др.). резултатите се различават от топлинните и радиационни ефекти. След директно излагане на лазерно лъчение върху тъкани и органи, в тях се появяват ограничени лезии с различна площ и дълбочина, в зависимост от естеството на тъканта или органа. При гистол, изучавайки тъкани и органи, изложени на L., в тях могат да се идентифицират три зони на морфолни промени: зоната на повърхностна коагулационна некроза; област на кръвоизлив и подуване; зона на дистрофични и некробиотични промени в клетката.
Лазери в медицината
Развитието на импулсни лазери, както и на непрекъснати лазери, способни да генерират светлинно лъчение с висока енергийна плътност, създаде условия за широкото използване на лазерите в медицината. До края на 70-те години. 20-ти век Лазерното облъчване започва да се използва за диагностика и лечение в различни области на медицината - хирургия (включително травматология, сърдечно-съдова, коремна хирургия, неврохирургия и др.) > онкология, офталмология, стоматология. Трябва да се подчертае, че основоположникът на съвременните методи за лазерна микрохирургия на очите е съветският офталмолог, академик на Академията на медицинските науки на СССР М. М. Краснов. Има перспективи за практическото използване на L. в терапията, физиотерапията и др. Спектрохимичните и молекулярните изследвания на биологични обекти вече са тясно свързани с развитието на лазерна емисионна спектроскопия, абсорбционна и флуоресцентна спектрофотометрия с помощта на честотно регулируем L., лазерен Раман спектроскопия. Тези методи, наред с повишаването на чувствителността и точността на измерванията, съкращават времето за анализ, което доведе до рязко разширяване на обхвата на изследванията за диагностика на професионални заболявания, наблюдение на употребата на лекарства, в областта на съдебната медицина, и др. В комбинация с оптични влакна, методите на лазерната спектроскопия могат да се използват за рентгеново изследване на гръдна кухина, изследване на кръвоносни съдове, фотографиране на вътрешни органи с цел изследване на техните функции, функции и откриване на тумори.
Изследване и идентифициране на големи молекули (ДНК, РНК и др.) И вируси, имунол, изследване, изследване на кинетиката и биола, активност на микроорганизми, микроциркулация в кръвоносните съдове, измерване на дебита на биола, течности - основните области на приложение на лазерните Rayleigh и Доплерови спектрометрични методи, високочувствителни експресни методи, които позволяват да се правят измервания при изключително ниски концентрации на изследваните частици. С помощта на L. се извършва микроспектрален анализ на тъканите, ръководен от естеството на веществото, което се е изпарило под въздействието на радиация.
Дозиметрия на лазерно лъчение
Поради колебания в мощността активно тяло L., особено газ (например хелий-неон), по време на тяхната работа, както и в съответствие с изискванията за безопасност, дозиметричният мониторинг се извършва систематично с помощта на специални дозиметри, калибрирани спрямо стандартни еталонни електромери, по-специално тип IMO-2 , и сертифицирана държавна метрологична служба. Дозиметрията ви позволява да определите ефективни терапевтични дози и плътност на мощността, което определя биол, ефективността на лазерното лъчение.
Лазери в хирургията
Първата област на приложение на L. в медицината е хирургията.
Показания
Способността на L. лъча да дисектира тъкан направи възможно въвеждането му в хирургическата практика. Бактерицидният ефект и коагулиращите свойства на "лазерния скалпел" послужиха като основа за използването му при операции на стомашно-чревния тракт. тракт, паренхимни органи, по време на неврохирургични операции, при пациенти, страдащи от повишено кървене (хемофилия, лъчева болест и др.).
Хелиево-неонови и въглеродни двуокисни лазери се използват успешно при някои хирургични заболявания и наранявания: инфектирани, дълготрайно незарастващи рани и язви, изгаряния, облитериращ ендартериит, деформиращи артрози, фрактури, автотрансплантация на кожа върху повърхности на изгаряния, абсцеси и флегмони на меки тъкани и др. Лазерните апарати “Scalpel” и “Pulsar” са предназначени за рязане на кости и меки тъкани. Установено е, че радиацията на L. стимулира процесите на регенерация, променяйки продължителността на фазите на раневия процес. Например, след отваряне на язви и лечение на стените на L. кухини, времето за зарастване на раните е значително намалено в сравнение с други методи на лечение поради намаляване на инфекцията на повърхността на раната, ускоряване на почистването на раната от гнойно-некротични маси и образуване на гранулации и епителизация. Проучванията с Gistol и cytol показват увеличаване на репаративните процеси поради увеличаване на синтеза на РНК и ДНК в цитоплазмата на фибробластите и съдържанието на гликоген в цитоплазмата на неутрофилните левкоцити и макрофаги, намаляване на броя на микроорганизмите и броят на микробните асоциации в секрета от раната, намаляване на биола, активността на патогенния стафилокок.
Методика
Лезията (рана, язва, повърхност на изгаряне и т.н.) е условно разделена на полета. Всяко поле се облъчва ежедневно или през 1-2 дни с лазери с ниска мощност (10-20 mW) за 5-10 минути. Курсът на лечение е 15-25 сесии. Ако е необходимо, след 25-30 дни можете да повторите курса; обикновено не се повтарят повече от 3 пъти.
Използването на лазери в хирургията (от допълнителни материали)
Експерименталните изследвания за изследване на влиянието на лазерното лъчение върху биологични обекти започват през 1963-1964 г. в СССР, САЩ, Франция и някои други страни. Бяха идентифицирани свойствата на лазерното лъчение, което определи възможността за използването му в клиничната медицина. Лазерният лъч причинява облитерация на кръвоносни и лимфни съдове, като по този начин предотвратява дисеминацията на злокачествени туморни клетки и предизвиква хемостатичен ефект. Топлинният ефект на лазерното лъчение върху тъканите, разположени в близост до зоната на операцията, е минимален, но достатъчен, за да се осигури асептичност на повърхността на раната. Лазерните рани заздравяват по-бързо от раните, причинени от скалпел или електрически нож. Лазерът не влияе върху работата на сензорите за биоелектрически потенциал. В допълнение, лазерното лъчение предизвиква фотодинамичен ефект - разрушаване на предварително фоточувствителни тъкани, а ексимерните лазери, използвани например в онкологията, предизвикват ефекта на фоторазлагане (разрушаване на тъканите). Лъчението от нискоенергийни лазери има стимулиращ ефект върху тъканите и затова се използва за лечение на трофични язви.
Свойствата на различните видове лазери се определят от дължината на вълната на светлината. Така лазер с въглероден диоксид с дължина на вълната 10,6 микрона има свойството да дисектира биологични тъкани и в по-малка степен да ги коагулира; лазер, работещ върху итриев алуминиев гранат с неодим (YAG лазер) с по-къса дължина на вълната (1,06 микрона) - способността да разрушава и коагулира тъканта и способността му да дисектира тъкан е относително малка.
Към днешна дата в клиничната медицина се използват няколко десетки вида лазерни системи, работещи в различни диапазони на електромагнитния спектър (от инфрачервен до ултравиолетов). В чужбина се произвеждат масово въглеродни двуокисни лазери, аргонови лазери, YAG лазери и др., които се използват в хирургията, хелиево-веновите и полупроводниковите лазери се произвеждат за терапевтични цели. В СССР в търговската мрежа се произвеждат лазери с въглероден диоксид от типа "Ятаган" за използване в офталмологията, лазери "Скалпел-1", "Ромашка-1" (цв. фиг. 13), "Ромашка-2" за използване в хирургията, хелиево-неонови лазери тип L G-75 и Ягода за терапевтични цели, полупроводникови лазери се подготвят за промишлено производство.
В средата на 60-те години. Съветските хирурзи Б. М. Хромов, Н. Ф. Гамалея, С. Д. Плетнев са сред първите, които използват лазери за лечение на доброкачествени и злокачествени тумори на кожата и видимите лигавици. Развитието на лазерната хирургия в СССР се свързва със създаването през 1969-1972г. серийни образци на съветски лазери с въглероден диоксид. През 1973-1974г А. И. Головня и А. А. Вишневски (младши) и др. публикува данни за успешното използване на лазер с въглероден диоксид за операция на зърното на Vater и за целите на присаждане на кожа. През 1974 г. A.D. Arapov и др. съобщава за първите операции за корекция на стеноза на клапната белодробна артерия, извършена с помощта на лазерно лъчение.
През 1973-1975г служители на лабораторията по лазерна хирургия (понастоящем Научноизследователски институт по лазерна хирургия M3 СССР) под ръководството на проф. О. К. Скобелкина извършва фундаментални експериментални изследвания за използването на лазер с въглероден диоксид в коремна, кожно-пластична и гнойна хирургия и от 1975 г. започва да ги въвежда в клиничната практика. Понастоящем вече е натрупан опит в използването на лазери в медицината и са обучени специалисти по лазерна хирургия, в лечебни заведения са извършени десетки хиляди операции с лазерно лъчение. В Научноизследователския институт по лазерна хирургия M3 на СССР се разработват нови направления за използване на лазерна технология, например в ендоскопски хирургични интервенции, в кардиохирургия и ангиология, в микрохирургични операции, за фотодинамична терапия и рефлексология.
Лазерна хирургия на хранопровода, стомаха и червата. Операции на органи на стомашно-чревния тракт. тракт, извършвани с помощта на конвенционални режещи инструменти, са придружени от кървене, образуване на интраорганни микрохематоми по линията на дисекция на стената на кух орган, както и инфекция на тъканите със съдържанието на кухи органи по линията на разреза. Използването на лазерен скалпел направи възможно да се избегне това. Операцията се извършва на "сухо" стерилно поле. При пациенти с рак едновременно се намалява рискът от разпространение на злокачествени туморни клетки през кръвоносните и лимфните съдове извън оперативната рана. Некробиотичните промени в близост до лазерния разрез са минимални, за разлика от щетите, причинени от традиционните режещи инструменти и електрически ножове. Следователно лазерните рани заздравяват с минимална възпалителна реакция. Уникалните свойства на лазерния скалпел са причина за множество опити за използването му в коремна хирургия. Тези опити обаче не дадоха очаквания ефект, тъй като дисекцията на тъканите беше извършена с приблизително визуално фокусиране и свободно движение на светлинното петно на лазерния лъч по желаната линия на срязване. В същото време не винаги е било възможно да се извърши безкръвен разрез на тъкани, особено на богато васкуларизирани, като тъканите на стомаха и чревните стени. Прерязването на кръвоносни съдове с диаметър над 1 mm с лазер предизвиква обилно кървене; излятата кръв екранира лазерното лъчение, бързо намалява скоростта на дисекция, в резултат на което лазерът губи свойствата на скалпел. Освен това съществува риск от случайно увреждане на подлежащите тъкани и органи, както и прегряване на тъканните структури.
Трудовете на съветските учени О. К. Скобелкин, Е. И. Брехов, Б. Н. Малишев, В. А. Салюк (1973) показват, че временното спиране на кръвообращението по линията на дисекцията на органа позволява максимално да се използват положителните свойства на лазера с въглероден диоксид, значително намаляване на зоната на коагулационна некроза, увеличаване на скоростта на рязане, постигане на "биологично заваряване" на дисектираните тъканни слоеве с помощта на лазерно лъчение с ниска мощност (15-25 W). Последното е особено важно при коремна хирургия. Образува се по време на рязане поради повърхностна коагулация леки тъканиадхезията държи слоевете на дисектираната стена на стомаха или червата на едно и също ниво, което създава оптимални условияза извършване на най-трудоемкия и критичен етап от операцията - образуването на анастомоза. Използването на лазерен скалпел за операции на кухи органи стана възможно след разработването на набор от специални лазерни хирургически инструменти и устройства за зашиване (цветна фигура 1, 2). Многобройни експерименти и клиничен опит в използването на лазери в коремната хирургия позволиха да се формулират основните изисквания към инструментите. Те трябва да имат способността да създават локална компресия и да осигуряват кървене на органи по линията на тъканна дисекция; предпазва околните тъкани и органи от преки и отразени лъчи; по размер и форма трябва да бъдат адаптирани за извършване на една или друга хирургическа техника, особено в труднодостъпни места; насърчаване на ускорена дисекция на тъканите без увеличаване на мощността на лазерното лъчение поради наличието на постоянен интервал между тъканите и светлинния конус; осигуряват висококачествено биологично заваряване на тъканите.
Понастоящем в коремната хирургия са широко разпространени механичните устройства за закрепване (вижте). Те намаляват времето на операцията, позволяват асептична и висококачествена дисекция и свързване на стените на кухите органи, но линията на механичния шев често кърви, а високият ръб на скрепера изисква внимателна перитонизация. Устройствата за лазерно шиене са по-модерни, например унифицираният NZhKA-60. Те също така използват принципа на дозирана локална тъканна компресия: първо стената на кухия орган се зашива с метални скоби и след това се прорязва между два реда наложени скоби с помощта на лазер. За разлика от конвенционалния механичен шев, линията на лазерния шев е стерилна, механично и биологично запечатана и не кърви; тънък филм от коагулативна некроза по линията на срязване предотвратява проникването на микроорганизми дълбоко в тъканите; скреперният ръб е нисък и лесно се потапя от серозно-мускулни конци.
Лазерното хирургично устройство за зашиване UPO-16 е оригинално, дизайнът му се различава в много отношения от известните механични устройства за зашиване. Особеността на неговия дизайн е, че той позволява в момента на компресия на тъканта да я разтяга поради специална фиксираща рамка. Това дава възможност да се увеличи повече от два пъти скоростта на дисекция на тъканите, без да се увеличава мощността на излъчване. Апаратът UPO-16 се използва за резекция на стомаха, тънкото и дебелото черво, както и за изрязване на тръба от голямата кривина на стомаха при пластика на хранопровода.
Създаването на лазерни инструменти и устройства за зашиване направи възможно разработването на методи за проксимална и дистална резекция на стомаха, тотална гастректомия, различни възможности за пластична хирургия на хранопровода с фрагменти от стомаха и дебелото черво и хирургични интервенции на дебелото черво (цветя , таблица, чл.432, фиг.6-8). Колективният опит на лечебните заведения, използващи тези методи, базиран на голям материал (2 хиляди хирургични интервенции), ни позволява да стигнем до извода, че лазерните операции, за разлика от традиционните, са придружени от 2-4 пъти по-малко усложнения и 1,5- 3 пъти по-малка смъртност. Освен това при използване на лазерна технология се наблюдават по-благоприятни дългосрочни резултати. хирургично лечение.
При хирургични интервенции на екстрахепаталните жлъчни пътища лазерите имат безспорно предимство пред другите режещи инструменти. Пълната стерилност и перфектната хемостаза в областта на дисекцията на тъканите значително улесняват работата на хирурга и спомагат за подобряване на качеството на операцията и подобряване на резултатите от лечението. За извършване на операции на екстрахепаталните жлъчни пътища са създадени специални лазерни инструменти, които позволяват успешно извършване на различни видове холедохотомия с прилагане на билиодигестивни анастомози, папилосфинктеротомия и папилосфинктеропластика. Операциите са практически безкръвни и атравматични, което гарантира високо ниво на техническо изпълнение.
Използването на лазерен скалпел по време на холецистектомия е не по-малко ефективно. При благоприятни топографско-анатомични съотношения, когато фокусиран лазерен лъч може свободно да се приложи към всички части на жлъчния мехур, той се отстранява с помощта на ефекта на фотохидравличната подготовка, което елиминира и най-малкото увреждане на чернодробния паренхим. В същото време кървенето и изтичането на жлъчка от малките канали на леглото на пикочния мехур са напълно спрени. Следователно не е необходимо допълнително зашиване. При липса на условия за свободно манипулиране на лазерния лъч в дълбочината на раната, холецистектомията се извършва по обичайния начин, а спирането на паренхимното кървене и изтичането на жлъчка в областта на операцията се извършва с дефокусиран лъч лазерно лъчение. В този случай лазерът също елиминира прилагането на хемостатични конци върху дъното на жлъчния мехур, които, наранявайки близките съдове и жлъчните пътища, водят до тяхната фокална некроза.
При спешни операции на жлъчните пътища лазерният скалпел може да бъде незаменим. Използва се в някои случаи за отстраняване на жлъчния мехур, а в някои случаи - като високоефективно средство за спиране на кървенето. В случаите, когато жлъчният мехур е практически неотстраним и е необходима демукозацията му, която при остро извършване е свързана с риск от кървене, е препоръчително лигавицата да се изпари с дефокусирано лазерно лъчение. Пълното отстраняване на лигавицата с пълна хемостаза и стерилизация на повърхността на раната осигурява гладко следоперативно протичане. Използването на лазерна технология отваря нови възможности за подобряване на качеството на лечение на пациенти със заболявания на жлъчната система, честотата на хирургичните интервенции, за които сега значително се е увеличила.
Използването на лазери в хирургията на паренхимни коремни органи. Характеристиките на анатомичната структура на паренхимните органи с тяхната разклонена съдова система определят трудностите на хирургическата интервенция и тежестта на следоперативния период. Следователно търсенето на най-ефективните средства и методи за спиране на кървене, изтичане на жлъчка и изтичане на ензими по време на хирургични интервенции на паренхимни органи все още е в ход. Предложени са много методи и средства за спиране на кървенето от чернодробната тъкан, които, за съжаление, не удовлетворяват хирурзите.
От 1976 г. се изучават възможностите и перспективите за използване на различни видове лазери при операции на паренхимни органи. Не само са изследвани резултатите от ефектите на лазерите върху паренхима, но са разработени и методи за хирургични интервенции върху черния дроб, панкреаса и далака.
При избора на метод за хирургична интервенция на черния дроб е необходимо едновременно да се решат проблеми като временно спиране на кръвния поток в частта на отстранения орган, спиране на кървенето от големи съдове и изтичане на жлъчка от каналите след резекция на органа, спиране на паренхимното кървене.
За да се обезкърви частта от черния дроб, която трябва да бъде отстранена при експеримент, е разработена специална хепатоклама. За разлика от предишните предложени подобни инструменти, той осигурява пълно равномерно компресиране на органа. В този случай чернодробният паренхим не се уврежда и кръвотокът в дисталната му част спира. Специално фиксиращо устройство ви позволява да държите хепатоклампата на ръба на неподвижната част на черния дроб, след като отрежете областта, която трябва да бъде отстранена. Това от своя страна позволява свободна манипулация не само върху големите съдове и канали, но и върху паренхима на органа.
При избора на методи за лечение на големи съдове и канали на черния дроб е необходимо да се има предвид, че лазерите с въглероден диоксид и YAG лазерите ще се използват за спиране на паренхимно кървене от малки съдове и изтичане на жлъчка от малки канали. За зашиване на големи съдове и канали е препоръчително да използвате телбод, който осигурява пълно спиране на кървенето от тях с помощта на танталови скоби; Можете да ги закопчаете със специални скоби. Както показаха резултатите от изследването, скобите се задържат здраво върху сноповете на васкуларния канал както преди, така и след обработката на повърхността на раната на органа с лазерен лъч. На границата на останалите и отстранените части на черния дроб се поставят и фиксират хепатоклампи, които притискат паренхима и същевременно големите съдове и канали. Чернодробната капсула се изрязва с хирургически скалпел, а съдовете и каналите се зашиват с телбод. Частта от черния дроб, която трябва да се отстрани, се отрязва със скалпел по ръба на скобите. За пълно спиране на кървенето и изтичането на жлъчка, чернодробният паренхим се третира с дефокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид или YAG лазер. Спирането на паренхимното кървене от чернодробни рани с помощта на YAG лазер става 3 пъти по-бързо от използването на лазер с въглероден диоксид.
Хирургията на панкреаса има свои собствени характеристики. Както е известно, този орган е много чувствителен към всякакви хирургични травми, поради което грубите манипулации на панкреаса често допринасят за развитието на следоперативен панкреатит. Разработена е специална скоба, която позволява резекция на паренхима на панкреаса с лазерен лъч без разрушаване на паренхима на панкреаса. Лазерна скоба с прорез в центъра се прилага върху частта, която трябва да се отстрани. По дължината на направляващия процеп тъканта на жлезата се пресича с фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид. В този случай паренхимът на органа и панкреатичният канал като правило са напълно херметически запечатани, което избягва допълнителна травма, когато се прилагат конци за запечатване на органния пън.
Проучване на хемостатичния ефект на различни видове лазери при наранявания на далака показа, че кървенето от малки рани може да бъде спряно както с лазер с въглероден диоксид, така и с YAG лазер, а спирането на кървенето от големи рани е възможно само с помощта на YAG лазерно лъчение.
Използването на лазери в белодробна и плеврална хирургия. Лазерен лъч с въглероден диоксид се използва за торакотомия (за пресичане на междуребрените мускули и плеврата), поради което загубата на кръв на този етап не надвишава 100 ml. С помощта на компресионни скоби се извършват атипични малки белодробни резекции след зашиване на белодробната тъкан с устройства U0-40 или U0-60. Дисекцията на резецираната част на белия дроб с фокусиран лазерен лъч и последващото третиране на белодробния паренхим с дефокусиран лъч позволява да се получи надеждна хемостаза и аеростаза. При извършване на анатомични резекции на белите дробове главният бронх се зашива с апарат U0-40 или U0-60 и се пресича с фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид. В резултат на това се постига стерилизация и запечатване на бронхиалното пънче. Повърхността на раната на белодробната тъкан се третира с дефокусиран лъч с цел хемостаза и аеростаза. При използване на лазер хирургичната кръвозагуба намалява с 30-40%, следоперативната кръвозагуба с 2-3 пъти.
При хирургичното лечение на плеврален емпием, отварянето на емпиемната кухина и манипулациите в нея се извършват с фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид; крайната хемостаза и стерилизация на емпиемната кухина се извършват с дефокусиран лъч. В резултат на това продължителността на интервенцията се намалява 1V2 пъти, а кръвозагубата намалява 2-4 пъти.
Използването на лазери в сърдечната хирургия. За лечение на суправентрикуларни аритмии на сърцето се използва A и G лазер, с помощта на които се пресичат Хисовият сноп или анормалните проводни пътища на сърцето. Лазерният лъч се доставя интракардиално по време на торакотомия и кардиотомия или интравазално с помощта на гъвкав световод, поставен в специална съдова сонда.
Наскоро в СССР и САЩ започнаха обещаващи проучвания за лазерна реваскуларизация на миокарда при коронарна болест на сърцето. При спряло сърце се извършва лазерна реваскуларизация в комбинация с аорто-коронарен байпас, а при биещо сърце - само лазерна интервенция. С къси импулси на мощен лазер с въглероден диоксид се правят 40-70 проходни канала в стената на лявата камера. Епикардната част на каналите се тромбира чрез притискане на тампон за няколко минути. Интрамуралната част на каналите служи за снабдяване на исхемичния миокард с кръв, идваща от лумена на вентрикула. Впоследствие около каналите се образува мрежа от микрокапиляри, подобряващи храненето на миокарда.
Използване на лазер в пластичната хирургия на кожата. Фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид се използва за радикално изрязване на малки доброкачествени и злокачествени тумори в здравата тъкан. По-големи образувания (фиброми, атероми, папиломи, пигментни невуси, рак на кожата и меланом, кожни метастази на злокачествени тумори, както и татуировки) се унищожават чрез въздействие на дефокусиран лазерен лъч (цветни фиг. 12-15). Заздравяването на малки рани в такива случаи се извършва под краста. Големите раневи повърхности се покриват с кожен автотрансплантат. Предимствата на лазерната хирургия са добрата хемостаза, стерилността на повърхността на раната и високата радикалност на интервенцията. При неоперабилни, особено дезинтегриращи, злокачествени кожни тумори се използва лазер за изпаряване и унищожаване на тумора, което позволява повърхностна стерилизация, спиране на кървенето и премахване на неприятните миризми.
Добри резултати, особено в козметично отношение, се постигат с аргонов лазер при лечение на съдови тумори и премахване на татуировки. Лазерното лъчение се използва за подготовка на мястото на реципиента и събиране (вземане) на кожна присадка. Реципиентното място при трофични язви се стерилизира и освежава с помощта на фокусиран и дефокусиран лазерен лъч, при рани след дълбоки изгаряния се извършва некректомия с дефокусиран лъч. За да се вземе кожен капак с пълна дебелина като присадка, се използва ефектът от лазерната фотохидравлична подготовка на биологични тъкани, разработен в Научноизследователския институт по лазерна хирургия M3 на СССР. За да направите това, в подкожната тъкан се инжектира изотоничен физиологичен разтвор или 0,25-0,5% разтвор на новокаин. С помощта на фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид, присадката се отделя от подлежащите тъкани поради кавитация на предварително инжектираната течност, която възниква под въздействието на висока температура в точката на лазерно въздействие. В резултат на това не се образуват хематоми и се постига стерилност на присадката, което допринася за по-доброто й присаждане (цв. Фиг. 9-11). Според обширен клиничен материал преживяемостта на автотрансплантат, взет с лазер, обикновено достига 96,5%, а в лицево-челюстната хирургия - 100%.
Лазерна хирургия на гнойни заболявания на меките тъкани. Използването на лазер в тази област позволи да се постигне намаляване на времето за лечение с 1,5-2 пъти, както и спестяване на лекарства и превръзки. При сравнително малък гноен фокус (абсцес, карбункул) той се изрязва радикално с фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид и се прилага първичен шев. На откритите части на тялото е по-препоръчително да се изпари лезията с дефокусиран лъч и да се излекува раната под крастата, което дава напълно задоволителен козметичен ефект. Големи абсцеси, включително пост-инжекционни абсцеси, както и гноен мастит, се отварят механично. След отстраняване на съдържанието на абсцеса, стените на кухината се обработват последователно с фокусиран и дефокусиран лазерен лъч с цел изпаряване на некротична тъкан, стерилизация и хемостаза (цв. Фиг. 3-5). След лазерно лечение се зашиват гнойни рани, включително следоперативни; в този случай е необходима активна и фракционна аспирация на тяхното съдържание и изплакване на кухината. Според бактериологичните изследвания, в резултат на използването на лазерно лъчение, броят на микробните тела в 1 g тъкан на раната при всички пациенти е под критичното ниво (104-101). За стимулиране на заздравяването на гнойни рани е препоръчително използването на нискоенергийни лазери.
При термични изгаряния трета степен се извършва некректомия с фокусиран лъч на лазер с въглероден диоксид, като по този начин се постига хемостаза и стерилизация на раната. Загубата на кръв при използване на лазер намалява 3-5 пъти, а загубата на протеин с ексудат също намалява. Интервенцията завършва с автопластика с кожно ламбо, изготвено чрез лазерно фотохидравлично препариране на биологични тъкани. Този метод намалява смъртността и подобрява функционалните и козметични резултати.
При извършване на интервенции в аноректалната област, например за хирургично лечение на хемороиди, често се използва лазер с въглероден диоксид. Характерно е, че зарастването на рани след изрязване на хемороидален възел протича с по-малко силна болка, отколкото след конвенционална операция, сфинктерният апарат започва да функционира по-рано и аналните стриктури се развиват по-рядко. Изрязването на параректални фистули и анални фисури с лазерен лъч с въглероден диоксид позволява да се постигне пълна стерилност на раната и следователно тя заздравява добре след плътно зашиване. Използването на лазер е ефективно за радикално изрязване на епителни кокцигеални фистули.
Приложение на лазерите в урологията и гинекологията. Лазерите с въглероден диоксид се използват за обрязване, отстраняване на доброкачествени и злокачествени тумори на пениса и външната част на уретрата. Малките тумори се изпаряват с дефокусиран лазерен лъч Пикочен мехурпри трансабдоминален достъп се използва фокусиран лъч за резекция на стената на пикочния мехур при по-обширни тумори, като по този начин се постига добра хемостаза и се увеличава радикалността на интервенцията. Интрауретралните тумори и стриктури, както и туморите на пикочния мехур се отстраняват и реканализират с помощта на аргонов или YAG лазер, чиято енергия се подава към мястото на операцията с помощта на фиброоптика чрез твърди или гъвкави ретроцистоскопи.
Въглеродните лазери се използват за лечение на доброкачествени и злокачествени тумори на външните полови органи, за вагинална пластика и трансвагинална ампутация на матка. Лазерната конизация на шийката на матката е получила признание при лечението на ерозии, предракови заболявания, рак на шийката на матката и цервикалния канал. С помощта на лазер с въглероден диоксид се извършва резекция на маточните придатъци, ампутация на матката и миомектомия. Особен интерес представляват реконструктивните операции с помощта на микрохирургични техники при лечението на женското безплодие. Лазерът се използва за дисекция на сраствания, резекция на запушени участъци на фалопиевите тръби и създаване на изкуствени отвори в дисталната част на фалопиевата тръба или в нейната интрамурална част.
Лазерната ендоскопска хирургия се използва за лечение на заболявания на ларинкса, фаринкса, трахеята, бронхите, хранопровода, стомаха, червата, уретрата и пикочния мехур. Когато достъпът до тумора е възможен само с помощта на твърди ендоскопски системи, се използва лазер с въглероден диоксид, свързан с операционен микроскоп. Лъчът на този лазер прави възможно изпаряването или унищожаването на тумора или реканализацията на лумена на тубуларен орган, заграден от тумор или стриктура. Въздействието върху патологични образувания, разположени в тръбни органи и достъпни за преглед само с помощта на гъвкаво ендоскопско оборудване, се извършва от аргонов или YAG лазер, чиято енергия се подава чрез оптични кварцови влакна.
Ендоскопските методи на лазерната хирургия са най-широко използвани за коагулация на кръвоносните съдове при остро кървене от язва на стомаха и дванадесетопръстника. Напоследък лазерното лъчение се използва за радикално лечение на стадий I на рак на стомаха, рак на ректума и дебелото черво, както и за реканализация на лумена на хранопровода или ректума, запушен от тумор, което избягва налагането на постоянна гастростома или колостома.
Лазерна микрохирургия. Лазерните микрохирургични интервенции се извършват с помощта на лазер с въглероден диоксид, свързан към операционен микроскоп, оборудван с микроманипулатор. Този метод се използва за изпаряване или унищожаване на малки тумори на устната кухина, фаринкса, ларинкса, гласните струни, трахеята, бронхите, при операции на средното ухо, за лечение на заболявания на шийката на матката, за реконструктивни интервенции на фалопиевите тръби. Чрез операционен микроскоп с микроманипулатор тънък лазерен лъч (диаметър 0,1 - 0,15 мм) се насочва прецизно към оперирания обект, което позволява прецизни интервенции без увреждане на здравата тъкан. Лазерната микрохирургия има още две предимства: хемостазата се извършва едновременно с отстраняването на патологичното образувание; Лазерният манипулатор е на 30-40 см от оперирания обект, така че оперативното поле се вижда ясно, докато при конвенционалните операции то е блокирано от инструменти. Наскоро енергията на лазерите, работещи с въглероден диоксид, аргон и итриев алуминиев гранат с неодим, се използва за анастомозиране на малки кръвоносни съдове, сухожилия и нерви.
Лазерна ангиопластика. В момента се проучва възможността за възстановяване на проходимостта на средно големи артерии с помощта на лъчение от въглероден диоксид, аргонови лазери и YAG лазери. Благодарение на термичния компонент на лазерния лъч е възможно да се разрушат или изпарят кръвни съсиреци и атеросклеротични плаки. Но при използването на тези лазери често се уврежда стената на самия кръвоносен съд, което води до кървене или образуване на кръвен съсирек в засегнатата от лазера зона. Не по-малко ефективно и безопасно е използването на ексимерно лазерно лъчение, чиято енергия причинява разрушаване на патологичната формация поради фотохимична реакция, която не е придружена от повишаване на температурата и възпалителна реакция. Широкото навлизане на лазерната ангиопластика в клиничната практика се затруднява от ограничения брой ексимерни лазери и специални много сложни катетри с канали за осветяване, подаване на лазерна енергия и отстраняване на продуктите на тъканния разпад.
Лазерна фотодинамична терапия. Известно е, че някои производни на хематопорфирините се абсорбират по-активно от клетките на злокачествените тумори и остават в тях по-дълго, отколкото в нормалните клетки. На този ефект се основава фотодинамичната терапия на тумори на кожата и видимите лигавици, както и тумори на трахеята, бронхите, хранопровода, стомаха, червата и пикочния мехур. Злокачествен тумор, предварително фотосенсибилизиран чрез въвеждане на хематопорфирин, се облъчва с лазер в червената или синьо-зелената лента на спектъра. В резултат на този ефект туморните клетки се унищожават, докато близките нормални клетки, които също са били изложени на радиация, остават непроменени.
Лазери в онкологията
През 1963-1965г В СССР и CETA са проведени експерименти върху животни, които показват, че L. радиацията може да унищожи трансплантируемите тумори. През 1969 г. в Института по онкологични проблеми на Академията на науките на Украинската ССР (Киев) е открит първият отдел по онкология с лазерна терапия, оборудван със специална инсталация, с помощта на която са лекувани пациенти с кожни тумори ( Фиг. 2). Впоследствие се правят опити за разпространение на лазерната терапия при тумори и други локализации.
Показания
L. се използва за лечение на доброкачествени и злокачествени кожни тумори, както и някои предракови състояния на женските полови органи. Ефектите върху дълбоко разположени тумори обикновено изискват излагането им, тъй като лазерното лъчение е значително отслабено при преминаване през тъкан. Поради по-интензивното поглъщане на светлина, пигментните тумори - меланоми, хемангиоми, пигментни невуси и др. - се поддават по-лесно на лазерна терапия от непигментираните (Фиг. 3). Разработват се методи за използване на L. за лечение на тумори на други органи (ларинкс, гениталии, млечна жлеза и др.).
Противопоказаниеза използване на L. са тумори, разположени в близост до очите (поради риск от увреждане на органа на зрението).
Методика
Има два метода за използване на L.: облъчване на тумора с цел некротизация и неговото изрязване. При провеждане на лечение с цел предизвикване на туморна некроза се извършва: 1) обработка на обекта с малки дози радиация, йод, които унищожават туморния участък, а останалата част от него постепенно некротира; 2) облъчване с високи дози (от 300 до 800 J/cm2); 3) многократно облъчване, което води до пълна смърт на тумора. Когато се лекува с метода на некротизация, облъчването на кожни тумори започва от периферията, като постепенно се придвижва към центъра, обикновено улавяйки гранична ивица от нормална тъкан с ширина 1,0-1,5 см. Необходимо е да се облъчи цялата маса на тумора, тъй като не -облъчените зони са източник на повторен растеж. Количеството енергия на излъчване се определя от вида на лазера (импулсен или непрекъснат), спектралната област и други параметри на излъчване, както и от характеристиките на тумора (пигментация, размер, плътност и др.). При лечение на непигментирани тумори в тях могат да се инжектират оцветени съединения, за да се подобри абсорбцията на радиация и разрушаването на тумора. Поради некроза на тъканите на мястото на кожния тумор се образува черна или тъмно сива кора, ръбовете изчезват след 2-6 седмици. (фиг. 4).
При изрязване на тумор с помощта на лазер се постига добър хемостатичен и асептичен ефект. Методът е в процес на разработка.
Резултати
L. всеки тумор, достъпен за радиация, може да бъде унищожен. В този случай няма странични ефекти, по-специално в хемопоетичната система, което прави възможно лечението на пациенти в напреднала възраст, отслабени пациенти и малки деца. При пигментираните тумори селективно се унищожават само туморните клетки, което осигурява щадящ ефект и благоприятни козметични резултати. Лъчението може да бъде прецизно фокусирано и следователно интервенцията може да бъде строго локализирана. Кръвоспиращият ефект на лазерното лъчение позволява да се ограничи загубата на кръв). Успешни резултати при лечението на рак на кожата, според 5-годишни наблюдения, са отбелязани в 97% от случаите (фиг. 5).
Усложнения: овъгляване
тъкани при дисекция.
Лазери в офталмологията
Традиционните импулсни немодулирани лазери (обикновено рубинени) се използват до 70-те години. за каутеризация на фундуса, например с цел образуване на хориоретинален адхезив при лечение и профилактика на отлепване на ретината, при малки тумори и др. На този етап обхватът на тяхното приложение е приблизително същият като този на фотокоагулаторите, използващи конвенционален (немонохроматичен, некохерентен) светлинен лъч.
През 70-те години В офталмологията успешно се използват нови видове лазери (цветни фигури 1 и 2): газови лазери с постоянно действие, модулирани лазери с „гигантски“ импулси („студени“ лазери), лазери на базата на багрило и редица други. Това значително разшири зоната на приложение на клин върху окото - стана възможно активно да се намесва върху вътрешните мембрани на окото, без да се отваря кухината му.
Следните области клин, лазерна офталмология са от голямо практическо значение.
1. Известно е, че съдовите заболявания на очното дъно излизат (и в редица страни вече са излезли) на първо място сред причините за нелечима слепота. Сред тях е широко разпространена диабетната ретинопатия, която се развива при почти всички пациенти с диабет с продължителност на заболяването 17-20 години.
Обикновено пациентите губят зрението си в резултат на повтарящи се вътреочни кръвоизливи от новообразувани патологично променени съдове. С помощта на лазерен лъч (най-добри резултати се получават с газ, например аргон, постоянни лазери) се подлагат на коагулация както променени съдове с зони на екстравазация, така и зони на новообразувани съдове, особено податливи на разкъсване. Успешен резултат, който продължава няколко години, се наблюдава при приблизително 50% от пациентите. Обикновено незасегнатите области на ретината, които нямат основна функция, се коагулират (панретинална коагулация).
2. Тромбозата на съдовете на ретината (особено на вените) също стана достъпна за директно лечение. експозиция само с помощта на L. Лазерната коагулация помага за активиране на кръвообращението и оксигенацията в ретината, намаляване или премахване на трофичния оток на ретината, който не може да бъде лекуван. експозицията обикновено завършва с тежки необратими промени (цв. Фиг. 7-9).
3. Дегенерацията на ретината, особено в стадия на транссудация, в някои случаи може да бъде успешно лекувана с лазерна терапия, което е практически единственият начин за активна намеса в този патологичен процес.
4. Фокални възпалителни процеси в очното дъно, перифлебит, ограничени прояви на ангиоматоза в някои случаи също се лекуват успешно с лазерна терапия.
5. Вторични катаракта и мембрани в областта на зеницата, тумори и кисти на ириса, благодарение на използването на L., станаха обект на нехирургично лечение за първи път (цв. Фиг. 4-6 ).
Превантивни мерки срещу щети от лазерни лъчи
Защитен и гиг. мерките за предотвратяване на неблагоприятните ефекти на радиацията от радиация и други свързани фактори трябва да включват мерки от колективен характер: организационни, инженерни и технически. планиране, санитарно-хигиенни, както и осигуряване на лични предпазни средства.
Задължително е да се оценят основните неблагоприятни фактори и особености на разпространението на лазерното лъчение (както пряко, така и отразено) преди започване на работа с лазерна инсталация. Инструменталните измервания (в краен случай, чрез изчисления) определят вероятните посоки и зони, в които са възможни нива на радиация, опасни за тялото (превишаващи максимално допустимата граница).
За осигуряване на безопасни условия на труд, в допълнение към стриктното спазване на колективните дейности, се препоръчва използването на лична защита- очила, щитове, маски със спектрално-селективна прозрачност и специално защитно облекло. Пример за домашни защитни очила срещу лазерно лъчение в спектралната област с дължина на вълната 0,63-1,5 микрона са очилата от синьо-зелено стъкло SZS-22, които осигуряват защита на очите от рубинено и неодимово лъчение.При работа с мощни лазери , Защитните щитове и маски са по-ефективни, на ръцете се поставят ръкавици от велур или кожа. Препоръчва се носенето на престилки и халати различни цветове. Изборът на защитно оборудване трябва да се извършва индивидуално във всеки конкретен случай от квалифицирани специалисти.
Медицинско наблюдение на работещите с лазери. Работата, свързана с поддръжката на лазерни системи, е включена в списъка на работите с опасни условия на труд, а работещите подлежат на предварителни и периодични (веднъж годишно) медицински прегледи. Прегледът изисква участието на офталмолог, терапевт и невролог. При изследване на органа на зрението се използва прорезна лампа.
В допълнение към медицинския преглед се извършва клин и кръвен тест за определяне на хемоглобин, червени кръвни клетки, ретикулоцити, тромбоцити, левкоцити и ROE.
Библиография:Александров М. Т. Приложение на лазери в експерименталната и клинична стоматология, Мед. абстрактно. дневник, сек. 12 - Стоматология, No1, с. 7, 1978, библиогр.; Gamaleya N. F. Лазери в експеримента и клиниката, М., 1972, библиогр.; Кавецки Р. Е. и др., Лазери в биологията и медицината, Киев, 1969 г.; K o r y t n y D. L. Лазерна терапия и нейното приложение в стоматологията, Алма-Ата, 1979 г.; Краснов М. М. Лазерна микрохирургия на окото, Вестн, офталм., № 1, стр. 3, 1973, библиогр.; Лазарев И. Р. Лазери в онкологията, Киев, 1977 г., библиогр.; Осипов Г. И. и Пятин М. М. Увреждане на окото от лазерен лъч, Вестн, офталмология, № 1, стр. 50, 1978; P l e t n e in S. D. et al., Газови лазери в експерименталната и клинична онкология, М., 1978; P r o-khonchukov A. A. Постиженията на квантовата електроника в експерименталната и клинична стоматология, Стоматология, т. 56, № 5, стр. 21, 1977, библиогр.; Семенов A.I. Влиянието на лазерното лъчение върху тялото и превантивните мерки, Gig. труд и проф. заболев., № 8, с. 1, 1976; Средства и методи на квантовата електроника в медицината, изд. Р. И. Утями-шева, с. 254, Саратов, 1976; Хромов Б. М. Лазери в експерименталната хирургия, Л., 1973, библиогр.; Хромов Б.М. и др., Лазерна терапия на хирургични заболявания, Вестн, хир., № 2, с. 31, 1979; L’Esperance F. A. Очна фотокоагулация, стереоскопичен атлас, Сейнт Луис, 1975 г.; Приложения на лазера в медицината и биологията, изд. от М. Л. Волбърщ, в< i -з? N. Y.- L., 1971-1977, bibliogr.
Използването на лазери в хирургията- Арапов А. Д. и др., Първият опит с използването на лазерен лъч в сърдечната хирургия, Eksperim. хир., № 4, стр. 10, 1974; Вишневски А. А., Миткова Г. В. и Харитон А. С. Оптични квантови генератори на непрекъснато действие в пластичната хирургия, Хирургия, № 9, с. 118, 1974; Gamaleya N. F. Лазери в експеримент и клиника, М., 1972; G o l o vnya A. I. Реконструктивни и повторни операции на зърното на Vater с помощта на лазерен лъч, в книгата: Проблеми. обезщетение в хирургията, изд. А. А. Вишневски и др., стр. 98, М., 1973; Лазерите в клиничната медицина, изд. С. Д. Плетньова, стр. 153, 169, М., 1981; Плетнев С. Д., Абдуразаков М. III. и Карпенко О. М. Приложение на лазерите в онкологичната практика, Хирургия, JV& 2, p. 48, 1977; Хромов Б. М. Лазери в експерименталната хирургия, Л., 1973; Черноусов A.F., D o mrachev S.A. и Abdullaev A.G. Приложение на лазера в хирургията на хранопровода и стомаха, Хирургия, № 3, стр. 21, 1983, библиогр.
В. А. Поляков; V. I. Belkevich (tech.), N. F. Gamaleya (onc.), M. M. Krasnov (ph.), Yu. P. Paltsev (gig.), A. A. Prokhonchukov (ostomy), V. I. Struchkov (sir.), O. K. Skobelkin ( сър.), Е. И. Брехов (господин), Г. Д. Литвин (господин), В. И. Корепанов (господин).
ВЪВЕДЕНИЕ
1 ЛАЗЕРИ И ПРИЛОЖЕНИЕТО ИМ В МЕДИЦИНАТА
2 ОСНОВНИ НАПРАВЛЕНИЯ И ЦЕЛИ НА МЕДИЦИНСКОТО И БИОЛОГИЧНО ИЗПОЛЗВАНЕ НА ЛАЗЕРИТЕ
3 ФИЗИЧЕСКИ ОСНОВИ НА ПРИЛОЖЕНИЕТО НА ЛАЗЕРИТЕ В МЕДИЦИНСКАТА ПРАКТИКА
4 МЕРКИ ЗА ЗАЩИТА СРЕЩУ ЛАЗЕРНО ЛЪЧЕНИЕ
5 ПРОНИКВАНЕ НА ЛАЗЕРНО ЛЪЧЕНИЕ В БИОЛОГИЧНАТА ТЪКАН
6 ПАТОГЕНЕТИЧНИ МЕХАНИЗМИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ЛАЗЕРНОТО ЛЪЧЕНИЕ С БИОЛОГИЧНАТА ТЪКАН
7 МЕХАНИЗМИ НА ЛАЗЕРНА БИОСТИМУЛАЦИЯ
ПРЕПРАТКИ
ВЪВЕДЕНИЕ
Основните инструменти, които хирургът използва за дисекция на тъкани, са скалпел и ножици, т.е. режещи инструменти. Въпреки това, рани и порязвания, направени със скалпел и ножица, са придружени от кървене, което изисква използването на специални мерки за хемостаза. Освен това, когато са в контакт с тъканта, режещите инструменти могат да разпространят микрофлора и злокачествени туморни клетки по линията на срязване. В тази връзка хирурзите отдавна мечтаят да имат на разположение инструмент, който да прави безкръвен разрез, като същевременно унищожава патогенната микрофлора и туморните клетки в оперативната рана. Интервенциите на „сухо хирургично поле“ са идеални за хирурзи от всякакъв профил.
Опитите за създаване на „идеален“ скалпел датират от края на миналия век, когато е проектиран така нареченият електрически нож, работещ с помощта на високочестотни токове. Това устройство, в по-модерни версии, в момента се използва доста широко от хирурзи от различни специалности. Въпреки това, с натрупания опит, са идентифицирани отрицателните аспекти на „електрохирургията“, основната от които е твърде голяма зона на термично изгаряне на тъканите в областта на разреза. Известно е, че колкото по-широка е зоната на изгаряне, толкова по-лошо зараства хирургическата рана. Освен това, когато използвате електрически нож, става необходимо да включите тялото на пациента в електрическа верига. Електрохирургичните устройства влияят негативно върху работата на електронните устройства и устройствата за наблюдение на жизнените функции на тялото по време на операция. Криохирургичните машини също причиняват значително увреждане на тъканите, нарушавайки оздравителния процес. Скоростта на дисекция на тъканите с криоскалпел е много ниска. Всъщност това не включва дисекция, а разрушаване на тъкан. Значителна площ на изгаряне се наблюдава и при използване на плазмен скалпел. Ако вземем предвид, че лазерният лъч има изразени хемостатични свойства, както и способността да запечатва бронхиолите, жлъчните пътища и панкреатичните канали, тогава използването на лазерна технология в хирургията става изключително обещаващо. Изброените накратко някои от предимствата на използването на лазери в хирургията се отнасят предимно до лазерите с въглероден диоксид (CO 2 лазери). Освен тях в медицината се използват лазери, които работят на други принципи и на други работни вещества. Тези лазери имат коренно различни качества при въздействие върху биологични тъкани и се използват за относително тесни показания, по-специално в сърдечно-съдовата хирургия, онкологията, за лечение на хирургични заболявания на кожата и видимите лигавици и др.
1 ЛАЗЕРИ И ПРИЛОЖЕНИЕТО ИМ В МЕДИЦИНАТА
Въпреки общия характер на светлината и радиовълните, в продължение на много години оптиката и радиоелектрониката се развиват независимо, независимо една от друга. Изглежда, че източниците на светлина - възбудени частици и генератори на радиовълни - нямат много общо. Едва в средата на 20-ти век се появява работа по създаването на молекулярни усилватели и генератори на радиовълни, което бележи началото на нова независима област на физиката - квантовата електроника.
Квантовата електроника изучава методи за усилване и генериране на електромагнитни трептения с помощта на стимулирано излъчване на квантови системи. Напредъкът в тази област на знанието все повече се използва в науката и технологиите. Нека се запознаем с някои от явленията, залегнали в квантовата електроника и работата на оптичните квантови генератори – лазерите.
Лазерите са източници на светлина, които работят на базата на процеса на принудително (стимулирано, индуцирано) излъчване на фотони от възбудени атоми или молекули под въздействието на радиация фотони със същата честота. Отличителна черта на този процес е, че фотонът, произведен по време на стимулирано излъчване, е идентичен по честота, фаза, посока и поляризация на външния фотон, който го е причинил. Това определя уникалните свойства на квантовите генератори: висока кохерентност на излъчването в пространството и времето, висока монохроматичност, тясна насоченост на радиационния лъч, огромна концентрация на потока на мощност и способността да се фокусира в много малки обеми. Лазерите се създават на базата на различни активни среди: газообразни, течни или твърди. Те могат да произвеждат радиация в много широк диапазон от дължини на вълните - от 100 nm (ултравиолетова светлина) до 1,2 микрона (инфрачервена радиация) - и могат да работят както в непрекъснат, така и в импулсен режим.
Лазерът се състои от три принципно важни компонента: излъчвател, помпена система и източник на енергия, чиято работа се осигурява с помощта на специални спомагателни устройства.
Излъчвателят е предназначен да преобразува енергията на помпата (превежда хелиево-неоновата смес 3 в активно състояние) в лазерно лъчение и съдържа оптичен резонатор, който най-общо е система от внимателно произведени отразяващи, пречупващи и фокусиращи елементи, в вътрешно пространствокойто възбужда и поддържа определен тип електромагнитни трептения в оптичния диапазон. Оптичният резонатор трябва да има минимални загуби в работната част на спектъра, висока точност при изработката на компонентите и взаимното им инсталиране.
Създаването на лазери се оказа възможно в резултат на прилагането на три основни физически идеи: стимулирано излъчване, създаване на термодинамично неравновесна обратна популация на атомните енергийни нива и използване на положителна обратна връзка.
Възбудените молекули (атоми) са способни да излъчват луминесцентни фотони. Такова излъчване е спонтанен процес. Той е случаен и хаотичен по време, честота (може да има преходи между различни нива), посока на разпространение и поляризация. Друго излъчване - принудително или индуцирано - възниква, когато фотон взаимодейства с възбудена молекула, ако енергията на фотона е равна на разликата в съответните енергийни нива. При принудително (предизвикано) излъчване броят на преходите, извършвани за секунда, зависи от броя на фотоните, влизащи в веществото за същото време, т.е. от интензитета на светлината, както и от броя на възбудените молекули. С други думи, колкото по-голяма е популацията на съответните възбудени енергийни състояния, толкова по-голям е броят на принудителните преходи.
Индуцираното лъчение е идентично с падащото лъчение във всички отношения, включително във фаза, така че можем да говорим за кохерентно усилване на електромагнитна вълна, което се използва като първа фундаментална идея в принципите на лазерното генериране.
Втората идея, реализирана при създаването на лазери, е да се създадат термодинамично неравновесни системи, в които, противно на закона на Болцман, има повече частици на по-високо ниво, отколкото на по-ниско. Състоянието на средата, при което за най-малко две енергийни нива се оказва, че броят на частиците с по-висока енергия надвишава броя на частиците с по-ниска енергия, се нарича състояние с обърната населеност на нивата, а средата се нарича активна. Работното вещество на лазера е активната среда, в която фотоните взаимодействат с възбудени атоми, предизвиквайки принудителни преходи на по-ниско ниво с излъчване на кванти на индуцирано (стимулирано) лъчение. Състояние с обратна популация от нива се получава формално от разпределението на Болцман за 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.
Състояние на инверсия на населението може да бъде създадено чрез избиране на частици с по-ниска енергия или чрез специално възбуждане на частиците, например със светлина или електрически разряд. Само по себе си състояние на отрицателна температура не съществува дълго време.
Третата идея, използвана в принципите на лазерното генериране, произхожда от радиофизиката и е използването на положителна обратна връзка. При изпълнението му част от генерираното стимулирано излъчване остава вътре в работното вещество и предизвиква стимулирано излъчване от все повече и повече възбудени атоми. За да се осъществи такъв процес, активната среда се поставя в оптичен резонатор, обикновено състоящ се от две огледала, избрани така, че излъчването, възникващо в него, многократно преминава през активната среда, превръщайки я в генератор на кохерентно стимулирано лъчение.
Първият такъв генератор в микровълновия диапазон (maser) е проектиран през 1955 г. независимо от съветските учени Н. Г. Басой и А. М. Прохоров и американски учени - C. Townes и др.. Тъй като работата на това устройство се основава на стимулирано излъчване на молекули амоняк, генераторът се нарича молекулярен.
През 1960 г. е създаден първият квантов генератор във видимия диапазон на лъчение - лазер с рубинен кристал като работно вещество (активна среда). През същата година е създаден хелиево-неоновият газов лазер. Огромното разнообразие от създадени в момента лазери може да бъде класифицирано според вида на работното вещество: разграничават се газови, течни, полупроводникови и твърдотелни лазери. В зависимост от вида на лазера, енергията за създаване на инверсия на населението се доставя по различни начини: възбуждане с много интензивна светлина - "оптично изпомпване", електрически газоразряд, а в полупроводниковите лазери - електрически ток. Според характера на светенето си лазерите се делят на импулсни и непрекъснати.
Нека разгледаме принципа на работа на твърдотелен рубинен лазер. Рубинът е кристал от алуминиев оксид Al 2 0 3, съдържащ приблизително 0,05% хромни йони Cr 3+ като примес. Възбуждането на хромни йони се извършва чрез оптично изпомпване с помощта на мощни импулсни източници на светлина. Един от дизайните използва тръбен рефлектор с елипсовидно напречно сечение. Вътре в рефлектора има директна ксенонова светкавица и рубинен прът, разположен по протежение на линии, преминаващи през фокусите на елипсата (фиг. 1). Вътрешната повърхност на алуминиевия рефлектор е силно полирана или сребърно покритие. Основното свойство на елипсовиден рефлектор е, че светлината, излизаща от единия му фокус (ксенонова лампа) и отразена от стените, навлиза в другия фокус на рефлектора (рубинен прът).
Рубинният лазер работи по тристепенна схема (фиг. 2 а). В резултат на оптично изпомпване, хромните йони се преместват от основното ниво 1 към краткотрайното възбудено състояние 3. След това настъпва нерадиационен преход към дългоживеещо (метастабилно) състояние 2, от което вероятността от спонтанно излъчване преходът е относително малък. Поради това се получава натрупване на възбудени йони в състояние 2 и се създава обратна популация между нива 1 и 2. При нормални условия преходът от 2-ро към 1-во ниво става спонтанно и се съпровожда от луминесценция с дължина на вълната 694,3 nm. Лазерната кухина има две огледала (виж фиг. 1), едното от които има коефициент на отражение R от интензитета на отразената и падаща върху огледалото светлина, другото огледало е полупрозрачно и пропуска част от падащото върху него лъчение ( Р< 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.
Заедно с рубинения лазер, работещ по тристепенна схема, широко разпространени са четиристепенните лазерни схеми, базирани на йони на редкоземни елементи (неодим, самарий и др.), Вградени в кристална или стъклена матрица (фиг. 24 , б). В такива случаи се създава инверсия на населението между две възбудени нива: дълготрайно ниво 2 и краткотрайно ниво 2."
Много разпространен газов лазер е хелиево-неоновият лазер, който се възбужда от електрически разряд. Активната среда в него е смес от хелий и неон в съотношение 10:1 и налягане около 150 Ра. Неоновите атоми излъчват, хелиевите атоми играят поддържаща роля. На фиг. 24, c показва енергийните нива на атомите на хелий и неон. Генерирането става по време на прехода между нива 3 и 2 на неона. За да се създаде обратна популация между тях, е необходимо да се запълни ниво 3 и да се изпразни ниво 2. Заселването на ниво 3 става с помощта на атоми на хелий. По време на електрически разряд ударът на електрони възбужда хелиевите атоми в дълготрайно състояние (с време на живот около 10 3 s). Енергията на това състояние е много близка до енергията на ниво 3 на неона, следователно, когато възбуден атом на хелий се сблъска с невъзбуден атом на неон, се прехвърля енергия, в резултат на което се запълва ниво 3 на неон. За чистия неон животът на това ниво е кратък и атомите преминават към нива 1 или 2 и разпределението на Болцман се реализира. Изчерпването на ниво 2 на неона се дължи главно на спонтанния преход на неговите атоми в основно състояние при сблъсъци със стените на газоразрядната тръба. Това гарантира стационарна обратна популация на нива 2 и 3 на неон.
Основният структурен елемент на хелиево-неонов лазер (фиг. 3) е газоразрядна тръба с диаметър около 7 mm. В тръбата са вградени електроди, които създават газов разряд и възбуждат хелия. В краищата на тръбата под ъгъла на Брюстър има прозорци, поради което излъчването е плоско поляризирано. Плоскопаралелните резонаторни огледала са монтирани извън тръбата, едно от тях е полупрозрачно (коефициент на отражение R< 100%). Таким образом, пучок вынужденного излучения выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Это лазер непрерывного действия.
Огледалата на резонатора са направени с многослойни покрития и поради смущения се създава необходимия коефициент на отражение за дадена дължина на вълната. Най-често използваните лазери са хелиево-неонови лазери, които излъчват червена светлина с дължина на вълната 632,8 nm. Мощността на такива лазери е ниска, не надвишава 100 mW.
Използването на лазерите се основава на свойствата на тяхното излъчване: висока монохроматичност (~ 0,01 nm), достатъчно висока мощност, теснота на лъча и кохерентност.
Тесността на светлинния лъч и ниската му дивергенция позволиха да се използват лазери за измерване на разстоянието между Земята и Луната (получената точност е около десетки сантиметри), скоростта на въртене на Венера и Меркурий и др.
Използването им в холографията се основава на кохерентността на лазерното лъчение. Разработени са гастроскопи на базата на хелиево-неонов лазер с помощта на оптични влакна, които позволяват холографско формиране на триизмерно изображение на вътрешната кухина на стомаха.
Монохроматичният характер на лазерното лъчение е много удобен за възбуждане на Раманови спектри на атоми и молекули.
Лазерите се използват широко в хирургията, стоматологията, офталмологията, дерматологията и онкологията. Биологичните ефекти на лазерното лъчение зависят както от свойствата на биологичния материал, така и от свойствата на лазерното лъчение.
Всички лазери, използвани в медицината, условно се разделят на 2 вида: нискоинтензивни (интензивността не надвишава 10 W/cm2, най-често около 0,1 W/cm2) – терапевтични и високоинтензивни – хирургични. Интензитетът на най-мощните лазери може да достигне 10 14 W / cm 2, в медицината обикновено се използват лазери с интензитет 10 2 - 10 6 W / cm 2.
Лазерите с ниска интензивност са тези, които не причиняват забележим разрушителен ефект върху тъканта директно по време на облъчване. Във видимата и ултравиолетовата област на спектъра техните ефекти са причинени от фотохимични реакции и не се различават от ефектите, причинени от монохроматична светлина, получена от конвенционални, некохерентни източници. В тези случаи лазерите са просто удобни монохроматични източници на светлина, които осигуряват точно локализиране и дозиране на експозицията. Примерите включват използването на хелиево-неонова лазерна светлина за лечение на трофични язви, коронарна болест на сърцето и др., както и криптон и други лазери за фотохимично увреждане на тумори при фотодинамична терапия.
Наблюдават се качествено нови явления при използване на видимо или ултравиолетово лъчение от лазери с висок интензитет. При лабораторни фотохимични експерименти с конвенционални източници на светлина, както и в природата под въздействието на слънчева светлина обикновено се получава еднофотонно поглъщане. Това се казва във втория закон на фотохимията, формулиран от Старк и Айнщайн: всяка молекула, участваща в химическа реакция под въздействието на светлина, поглъща един квант радиация, който предизвиква реакцията. Еднофотонната природа на абсорбцията, описана от втория закон, е изпълнена, тъй като при обикновен интензитет на светлината е практически невъзможно два фотона едновременно да влязат в молекула в основно състояние. Ако такова събитие се случи, изразът ще приеме формата:
2hv = E t - E k,
което би означавало сумирането на енергията на два фотона за прехода на молекула от енергийно състояние E k към състояние с енергия E g. Също така няма поглъщане на фотони от електронно възбудени молекули, тъй като техният живот е кратък и обикновено използваните интензитети на облъчване са ниски. Следователно концентрацията на електронно възбудени молекули е ниска и тяхното поглъщане на друг фотон е изключително малко вероятно.
Въпреки това, ако интензитетът на светлината се увеличи, двуфотонното поглъщане става възможно. Например, облъчването на ДНК разтвори с импулсно лазерно лъчение с висок интензитет с дължина на вълната около 266 nm доведе до йонизация на ДНК молекули, подобна на тази, причинена от y-лъчение. Излагането на ултравиолетова радиация с нисък интензитет не предизвиква йонизация. Установено е, че облъчването на водни разтвори на нуклеинови киселини или техните основи с пикосекундни (продължителност на импулса 30 ps) или наносекундни (10 ns) импулси с интензитет над 10 6 W/cm 2 води до електронни преходи, водещи до йонизация на молекулите. С пикосекундни импулси (фиг. 4, а) заселването на високи електронни нива се извършва по схемата (S 0 -> S1 -> S n), а с hv hv наносекундни импулси (фиг. 4, b) - съгласно схемата (S 0 -> S1 - T g -> T p). И в двата случая молекулите получиха енергия, надвишаваща енергията на йонизация.
Лентата на поглъщане на ДНК се намира в ултравиолетовата област на спектъра при< 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).
Поглъщането на всяко лъчение води до освобождаване на определено количество енергия под формата на топлина, която се разсейва от възбудените молекули в околното пространство. Инфрачервеното лъчение се абсорбира главно от водата и причинява главно топлинни ефекти. Поради това излъчването на инфрачервените лазери с висок интензитет предизвиква забележим незабавен топлинен ефект върху тъканта. Топлинният ефект на лазерното лъчение в медицината се разбира главно като изпаряване (разрязване) и коагулация на биологични тъкани. Това се отнася за различни лазери с интензитет от 1 до 10 7 W/cm 2 и с продължителност на облъчване от милисекунди до няколко секунди. Те включват например CO 2 газов лазер (с дължина на вълната 10,6 μm), Nd:YAG лазер (1,064 μm) и други. Nd:YAG лазерът е най-широко използваният твърдотелен четиристепенен лазер. Генерирането се извършва при преходи на неодимови йони (Nd 3+), въведени в кристали Y 3 Al 5 0 12 итриев алуминиев гранат (YAG).
Заедно с нагряването на тъканта, част от топлината се отстранява поради топлопроводимост и кръвен поток. При температури под 40 °C не се наблюдават необратими повреди. При температура от 60 °C започва денатурация на протеина, тъканна коагулация и некроза. При 100-150 °C се предизвиква дехидратация и овъгляване, а при температури над 300 °C тъканта се изпарява.
Когато радиацията идва от фокусиран лазер с висок интензитет, количеството генерирана топлина е голямо, създавайки температурен градиент в тъканта. В мястото на попадане на лъча тъканта се изпарява, а в съседните зони се получава овъгляване и коагулация (фиг. 6). Фотоизпаряването е метод за послойно отстраняване или изрязване на тъкан. В резултат на коагулацията кръвоносните съдове се запечатват и кървенето спира. По този начин, фокусиран лъч на непрекъснат CO 2 лазер () с мощност около 2 10 3 W/cm 2 се използва като хирургически скалпел за рязане на биологични тъкани.
Ако намалите продължителността на експозицията (10 - 10 s) и увеличите интензитета (над 10 6 W / cm 2), тогава размерите на зоните на овъгляване и коагулация стават незначителни. Този процес се нарича фотоаблация (фотопремахване) и се използва за отстраняване на тъкан слой по слой. Фотоаблацията възниква при енергийни плътности от 0,01-100 J/cm 2 .
При по-нататъшно увеличаване на интензивността (10 W/cm и повече) е възможен друг процес - "оптичен срив". Това явление е, че поради много високата сила на електрическото поле на лазерното лъчение (сравнима със силата на вътрешноатомните електрически полета), материята се йонизира, образува се плазма и се генерират механични ударни вълни. Оптичното разрушаване не изисква поглъщане на светлинни кванти от вещество в обичайния смисъл, то се наблюдава в прозрачни среди, например във въздуха.
2 ОСНОВНИ НАПРАВЛЕНИЯ И ЦЕЛИ НА МЕДИЦИНСКОТО И БИОЛОГИЧНО ИЗПОЛЗВАНЕ НА ЛАЗЕРИТЕ
Съвременните области на медицинско и биологично приложение на лазерите могат да бъдат разделени на две основни групи.Първата е използването на лазерното лъчение като изследователски инструмент. В този случай лазерът играе ролята на уникален източник на светлина за спектрални изследвания, лазерна микроскопия, холография и др. Втората група са основните начини за използване на лазерите като средство за въздействие върху биологични обекти. Могат да се разграничат три вида такова влияние.
Първият тип е въздействието върху тъканта на патологичния фокус с импулсно или непрекъснато лазерно лъчение с плътност на мощността от порядъка на 10 5 W / m 2, което е недостатъчно за дълбока дехидратация, изпаряване на тъканите и възникване на дефект. в тях. Този вид облъчване съответства по-специално на използването на лазери в дерматологията и онкологията за облъчване на патологични тъканни образувания, което води до тяхната коагулация. Вторият тип е тъканна дисекция, когато под въздействието на лазерно лъчение с непрекъснато или честотно-периодично (импулси с висока честота) действие част от тъканта се изпарява и в нея се появява дефект. В този случай плътността на мощността на излъчване може да надвишава използваната при коагулация с два порядъка (10 7 W/m 2 ) или повече. Този тип въздействие съответства на използването на лазери в хирургията. Третият тип е въздействието върху тъканите и органите на нискоенергийно лъчение (единици или десетки ватове на квадратен метър), което обикновено не причинява очевидни морфологични промени, но води до определени биохимични и физиологични промени в тялото, т.е. ефекти на физиотерапевтичен тип. Този тип трябва да включва използването на хелий-неонов лазер с цел биостимулация при бавни раневи процеси, трофични язви и др.
Задачата за изучаване на механизма на биологичното действие на лазерното лъчение се свежда до изучаване на онези процеси, които са в основата на интегралните ефекти, причинени от облъчването: тъканна коагулация, дисекция, биостимулационни промени в тялото.
3 ФИЗИЧЕСКИ ОСНОВИ НА ПРИЛОЖЕНИЕТО НА ЛАЗЕРИТЕ В МЕДИЦИНСКАТА ПРАКТИКА
Принципът на работа на лазерите се основава на квантово-механични процеси, протичащи в обема на работната среда на излъчвателя, които се обясняват от квантовата електроника - област от физиката, която изучава взаимодействието на електромагнитното излъчване с електроните, изграждащи атомите и молекулите. на работната среда.
Според принципите на квантовата електроника всяка атомна система по време на своето вътрешно движение се намира в състояния с определени енергийни стойности, наречени квантови, т.е. има строго определени (дискретни) енергийни стойности. Наборът от тези енергийни стойности формира енергийния спектър на атомна система.
При липса на външно възбуждане атомната система се стреми към състояние, при което нейната вътрешна енергия е минимална. При външно възбуждане преходът на атома към състояния с по-висока енергия се придружава от поглъщане на част от енергията, равна на разликата между енергиите на крайното Et и началното E„ състояние. Този процес е написан по следния начин:
Em - E n =nV mn, (1)
където V mn е честотата на преход от състояние n към състояние m; h е константата на Планк.
По правило средната продължителност на престоя (времето на живот) на атома във възбудено състояние е малка и възбуденият атом спонтанно (спонтанно) преминава в състояние с по-ниска енергия, излъчвайки светлинен квант (фотон) с енергия, определена по формула ( 1). По време на спонтанни преходи атомите излъчват светлинни кванти хаотично, несвързани помежду си. Те се разпръскват равномерно във всички посоки. Процесът на спонтанни преходи се наблюдава при светене на нагрети тела, например лампи с нажежаема жичка и др. Такова излъчване е немонохроматично.
Когато възбуден атом взаимодейства с външно лъчение, чиято честота съответства на честотата на прехода на атома от състояние с по-висока енергия към състояние с по-ниска енергия, има вероятност (колкото по-голям е интензитетът на външното лъчение), че това външното излъчване ще прехвърли атома в състояние с по-ниска енергия. В този случай атомът излъчва квант светлина със същата честота v mn, фаза, посока на разпространение и поляризация като кванта светлина на външното излъчване, предизвикващо този преход.
Такива преходи се наричат принудителни (индуцирани). Именно наличието на стимулирано излъчване прави възможно генерирането на кохерентно лъчение в оптични квантови лазерни генератори.
Сега нека разгледаме какво се случва, когато светлината се разпространява през система, в която има атоми с енергии E m и E n (за определеност нека вземем E m > En). Броят на атомите с енергия E ha ще бъде означен с N m, а броят на атомите с енергия E n -N„. Числата N m и N„ обикновено се наричат популация на нива с енергии съответно E w и E p.
При естествени условия при по-висока енергийно нивоима по-малко частици, отколкото при по-ниска температура за всяка температурна стойност. Следователно за всяко нагрято тяло a е отрицателна величина и в съответствие с формула (2) разпространението на светлина в веществото е придружено от нейното отслабване. За усилване на светлината е необходимо N m >N n. Това състояние на материята се нарича състояние с инверсия на населението. В този случай разпространението на светлина през веществото се придружава от нейното усилване поради енергията на възбудените атоми.
По този начин, за процеса на усилване на радиацията е необходимо да се гарантира, че населението на горното преходно ниво надвишава долното.
За да се създаде инверсия на населението, се използват различни методи, които включват използване на външен източник на възбуждане.
Атомна система с инверсия на населението обикновено се нарича активна среда. За да се получи генериране на радиация, е необходимо да се реши проблемът с обратната връзка. Активната среда се поставя в оптичен резонатор, който в най-простия случай се състои от две взаимно успоредни плоски огледала, ограничаващи активната среда от две противоположни страни. В този случай едно от огледалата на резонатора частично пропуска лазерното лъчение и през него лъчението излиза от резонатора, а другото огледало напълно отразява падащото върху него лъчение.
Процесът на развитие на генерация в резонатор е представен в следната форма. След създаването на инверсия на населението в работната среда от външен източник на възбуждане, само излъчването, което се разпространява по оста на резонатора, ще участва в развитието на процеса на генериране. Това лъчение, достигащо до повърхността на напълно отразяващото огледало на резонатора и отразено от него, отново навлиза в активната среда и, разпространявайки се в нея, се усилва поради принудителни преходи. След като се отрази от частично отразяващото огледало на резонатора, част от усиленото лъчение се връща в активната среда и се усилва отново, а част от лъчението напуска резонатора. Освен това тези процеси се повтарят многократно, докато има външен източник на възбуждане на атомната система.
За да бъде процесът на генериране на радиация стабилен, е необходимо усилването на радиацията в активната среда по време на двойно преминаване в резонатора да бъде равно или по-голямо от общата загуба на радиация по същия път. Общите загуби включват загуби в активната среда и радиацията, която се отстранява от резонатора чрез частично отразяващо огледало.
В съвременните лазери ъгълът на отклонение (9) на лазерния лъч може да достигне границата на дифракция и да варира по величина от няколко дъгови секунди до десетки дъгови минути.
Мощността на лазерното лъчение, отстранено от единица обем на активната среда, в крайна сметка се определя от мощността на външния източник на възбуждане, подадена към единица обем на активната среда. Максималната обща мощност (енергия) на лазерното лъчение е в доста широк диапазон пропорционална на обема на активната среда и максималната мощност (енергия) на източника на външно възбуждане (изпомпване).
Основните характеристики на лазерното лъчение, които го правят перспективно за използване в различни области на медицината, са високата насоченост, монохроматичността и енергийната интензивност.
Високата насоченост на лазерното лъчение се характеризира с факта, че ъгловата дивергенция на неговия лъч в свободното пространство достига стойности, измерени в десетки дъгови секунди. Благодарение на това е възможно да се предава лазерно лъчение в лъч на значителни разстояния без значително увеличаване на диаметъра му. Високата монохроматичност и насоченост както на импулсното, така и на непрекъснатото лазерно лъчение правят възможно фокусирането му в петна, съизмерими с дължината на вълната на самото лазерно лъчение. Подобно рязко фокусиране дава възможност за облъчване на медицински и биологични обекти на клетъчно ниво. В допълнение, такова фокусиране позволява да се получи необходимия терапевтичен ефект с ниски енергии на лазерното лъчение. Последното е особено важно при използване на лазерно лъчение за обработка на биологични обекти, които са чувствителни към светлина.
2. Ъгъл на отклонение на лазерния лъч (6).
1 - непрозрачно огледало, 2 - полупрозрачно огледало, 3 - лазерен светлинен лъч.
Използването на рязко фокусиране при високи мощности и енергии на облъчване прави възможно изпаряването и разрязването на биологична тъкан, което доведе до използването на лазери в хирургията.
За обекти, които са нечувствителни към светлина (злокачествени тумори), е възможно облъчване с мощно лъчение на големи площи.
Във всички случаи характерът на въздействието на лазерното лъчение върху биологичната тъкан зависи от дължината на вълната, плътността на мощността и режима на излъчване - непрекъснат или импулсен.
Излъчването в червените и инфрачервените области на спектъра, когато се абсорбира от биологичните тъкани, се превръща в топлина, която може да се изразходва за изпаряване на веществото, генериране на акустични вибрации и предизвикване на биохимични реакции.
Излъчването във видимата област на спектъра, освен термични ефекти, осигурява условия за стимулиране на фотохимични реакции. По този начин използването на нискоинтензивно лъчение от хелий-неонов лазер (дължина на вълната на лъчение 0,63 микрона) има клинично надежден ефект, водещ до ускорено заздравяване на трофични и гнойни рани, язви и др. Въпреки това, механизмът на действие на този тип радиацията не е напълно проучена. Няма съмнение, че изследванията в тази насока ще допринесат за по-ефективното и смислено използване на този вид облъчване в клиничната практика.
При използване на лазери, работещи в режим на непрекъснато излъчване, преобладава термичният ефект, който се проявява при средни нива на мощност в коагулационния ефект, а при високи мощности в ефекта на изпаряване на биологичната тъкан.
В импулсен режим въздействието на радиацията върху биологичните обекти е по-сложно. Взаимодействието на радиацията с живата тъкан тук има експлозивен характер и е придружено както от топлинни (коагулация, изпарение) ефекти, така и от образуване на вълни на компресия и разреждане в биологичната тъкан, разпространяващи се дълбоко в биологичната тъкан. При висока плътност на мощността е възможна йонизация на атомите на биологичната тъкан.
По този начин разликата в параметрите на лазерното лъчение води до разлика в механизма и резултатите от взаимодействието, предоставяйки на лазерите широко поле на действие за решаване на различни медицински проблеми.
В момента лазерите се използват в такива области на медицината като хирургия, онкология, офталмология, терапия, гинекология, урология, неврохирургия, както и за диагностични цели.
В хирургията лазерният лъч е намерил широко приложение като универсален скалпел, превъзхождащ по своите режещи и хемостатични свойства електрическия нож. Механизмът на взаимодействие на лазерен скалпел с биологични тъкани се характеризира със следните характеристики.
1. Липсата на директен механичен контакт на инструмента с биологичната тъкан, премахване на риска от инфекция на оперираните органи и осигуряване на операцията да се извършва на свободно хирургично поле.
2. Кръвоспиращият ефект на радиацията, който прави възможно получаването на практически безкръвни разрези и спиране на кървенето от кървящи тъкани.
3. Присъщият стерилизиращ ефект на радиацията, който е активно средство за борба с инфекцията на раната, което предотвратява усложненията в следоперативния период.
4. Способността да се контролират параметрите на лазерното лъчение, което позволява да се получат различни ефекти, когато радиацията взаимодейства с биологичните тъкани.
5. Минимално въздействие върху близките тъкани.
Разнообразието от проблеми, които съществуват в хирургията, наложи цялостно проучване на възможностите за използване на лазери с различни параметри и режими на излъчване.
В хирургията като светлинен скалпел най-широко се използват газови лазери с въглероден диоксид (дължина на вълната на излъчване 10,6 μm), работещи в импулсен и непрекъснат режим с мощност на излъчване до 100 W.
Механизмът на действие на CO 2 лазерното лъчение е нагряване на биологична тъкан поради силното й поглъщане на лазерно лъчение. Дълбочината на проникване на това лъчение не надвишава 50 микрона. В зависимост от плътността на мощността на излъчване ефектът му се проявява в ефектите на разрязване или повърхностна коагулация на биологична тъкан.
Тъканта се изрязва с фокусиран лазерен лъч поради нейното послойно изпаряване. Обемната плътност на мощността достига няколкостотин киловата на 1 cm 3 . Повърхностната коагулация на тъканта се постига чрез излагането й на дефокусирано лазерно лъчение при обемна плътност от порядъка на няколкостотин вата на 1 cm 3 .
При мощност на лазерното излъчване 20 W диаметърът на фокусирания лазерен лъч е 1 mm ( повърхностна плътностмощност 2,5 kW/cm 2) и дълбочина на проникване на радиация от 50 μm, обемната плътност на мощността на лазерното лъчение, използвано за нагряване на биологична тъкан, достига 500 kW/cm 3. Такава изключително висока обемна плътност на мощността на лазерното лъчение осигурява бързо нагряване и разрушаване на биологичната тъкан в зоната на въздействие на лазерния лъч. В този случай биотъканът първо се разлага с изпаряване на течността и карбонизация на твърдите фази. Пълна карбонизация на биологичната тъкан се наблюдава в температурния диапазон 200-220 °C. Карбонизираната рамка на биологичната тъкан съществува до температури от 400-450 ° C и изгаря с по-нататъшно повишаване на температурата. При изгаряне на карбонизирана рамка температурата на газообразните продукти от горенето е 800-1000 °C.
Дълбочината на разреза се определя от скоростта, с която границите на слоя за разрушаване на биологичната тъкан се придвижват по-дълбоко в него. В този случай скоростта на движение на определената граница зависи от скоростта на движение на точката на фокусиране на лазерния лъч по линията на рязане. Колкото по-ниска е скоростта на движение на точката на фокусиране по линията на среза, толкова по-голяма е дълбочината на среза и обратно.
За разлика от радиацията с = 10,6 μm, YAG-Nd лазерното лъчение има порядък по-голяма дълбочина на проникване в биологичните тъкани, което несъмнено е благоприятен фактор за коагулацията на големи кръвоносни съдове по време на масивно кървене, както и за разрушаване на дълбоко разположени тумори.
По този начин лъчението на YAG-Nd лазера има изразен коагулиращ ефект (режещият ефект на лъчението на този лазер е значително по-нисък от този на CO 2 лазер) ефект, което определя неговата област на практическо приложение.
4 МЕРКИ ЗА ЗАЩИТА СРЕЩУ ЛАЗЕРНО ЛЪЧЕНИЕ
При работа с лазерни системи неконтролираното директно и разсеяно лазерно лъчение представлява потенциална опасност за човешкото тяло (пациент, медицински персонал). Той представлява най-голяма опасност за зрението на оператора, работещ с лазерната система. Но разсеяното инфрачервено лазерно лъчение на непрекъснатите лазери с въглероден диоксид от инсталациите Scalpel-1, Romashka-1 и Romashka-2 се задържа напълно от слоевете слъзна течност и роговицата на окото и не достига до фундуса . Тъй като дълбочината на проникване на лазерното лъчение не надвишава 50 микрона, около 70% от неговата енергия се абсорбира от слъзната течност и около 30% от роговицата.
Лъчението с висок интензитет на лазера с въглероден диоксид, особено ако е фокусирано, може да причини локални изгаряния на кожата на откритите части на тялото - ръце, лице. Въздействието на лазерното лъчение върху човешкото тяло не се проявява само когато интензитетът на лъчението е под безопасното ниво, което за непрекъснат лазер с въглероден диоксид е 0,1 W/cm 2 за очите. Известно е, че в клинични условия за постигане на необходимия клиничен ефект се използват нива на директно облъчване, които са стотици и хиляди пъти по-високи от безопасното ниво, поради което при работа с лазерни системи с въглероден диоксид е необходимо да се спазват определени защитни мерки.
В помещение, където се извършват операции с лазер с въглероден диоксид, е препоръчително да покриете стените и тавана с материал с минимална отразяваща способност и да поставите оборудването и устройствата с гладки лъскави повърхности по такъв начин, че при никакви обстоятелства да не могат да бъдат ударени с директен лъч или да ги блокирате от екрани, с матирани тъмни повърхности. Преди да влезете в помещението, в което се намира инсталацията, трябва да се монтира светлинен знак („Не влизайте”__„Лазер включен”), който свети по време на работа на лазера.
Защитата на очите на пациентите и персонала от директно или отразено лъчение на лазер с въглероден диоксид е надеждно гарантирана от очила, изработени от обикновено оптично стъкло. Желателно е очилата да бъдат изработени така, че да се изключи възможността за навлизане на лазерно лъчение през пролуките между рамката и лицето и да се осигури широко зрително поле. Очилата се носят само по време на лазерната фаза на операцията, за да се предотврати директно излагане на очите на лазерно облъчване.
При работа с лазерни системи с въглероден диоксид, използването на лазерни хирургически инструменти увеличава риска от увреждане на кожата на ръцете и лицето на хирурга поради отразяване на лазерния лъч от инструментите. Тази опасност рязко намалява при използване на инструменти, които имат специално „почерняване“. „Почернените“ инструменти поглъщат около 90% от падащото върху тях лазерно лъчение с дължина на вълната 10,6 микрона. Други инструменти - ретрактори, хемостатични щипци, пинсети, телбоди - също могат да отразяват лазерния лъч. Въпреки това, в ръцете на опитен хирург, всяка хирургична процедура може да се извърши без насочване на лазерния лъч към тези инструменти. Съществува и опасност от възпламеняване на операционен материал, салфетки, чаршафи и др., когато върху тях попадне директно насочено лазерно лъчение, поради което при работа с него е необходимо да се използва мек материал, напоен с изотоничен разтворнатриев хлорид._ Също така е препоръчително по време на извършване на лазерния етап от операцията да се отстранят от полето на действие на лазерно лъчение устройства и инструменти, изработени от пластмаси, които могат да се запалят при високи температури.
Не трябва да забравяме също, че лазерната машина също е устройство, което използва електричество. В тази връзка при работа с него е необходимо да се спазват правилата за електрическа безопасност, които се спазват при експлоатацията на потребителските електрически инсталации.
Персоналът, работещ с лазерни системи, трябва да премине специално обучение и да има подходяща квалификация. Всички лица, работещи с лазерно лъчение, трябва редовно, поне веднъж годишно, да преминават медицински преглед, включително преглед от офталмолог, терапевт и невролог. Освен това е необходим клиничен кръвен тест за проверка на нивото на хемоглобина, броя на левкоцитите и левкоцитната формула. Правят се и основни чернодробни изследвания.
При внимателно спазване на горните правила опасността от увреждане на органите, тъканите и биологичната среда на човешкото тяло практически отсъства. Така за 10-годишен период на работа с различни лазерни инсталации, които общо извършиха няколко хиляди различни операции, не наблюдавахме нито един случай на увреждане на очите и кожата от лазерно лъчение, както и промени в здравословното състояние на някой от служителите на институцията, свързани с работа по лазерни инсталации.
5 ПРОНИКВАНЕ НА ЛАЗЕРНО ЛЪЧЕНИЕ В БИОЛОГИЧНАТА ТЪКАН
Законите, управляващи проникването на радиация в тъканите, са пряко свързани с проблема за механизма на биологичното действие на лазерното лъчение. Една от причините радиацията да проникне на ограничена дълбочина е поглъщането на лазерното лъчение от биологичните тъкани и това е, с редки изключения, задължителна начална връзка, която предхожда веригата от промени, развиващи се в облъчения организъм. Дълбочината на проникване на лазерното лъчение в тъканите е много важна от практическа гледна точка, тъй като това е един от факторите, които определят границите на възможното използване на лазери в клиниката.
Абсорбцията не е единственият процес, който води до отслабване на лазерното лъчение при преминаването му през биологична тъкан. Едновременно с поглъщането на радиация протичат редица други физични процеси, по-специално отражение на светлината от повърхността между две среди, пречупване при преминаване на границата, разделяща две оптически различни среди, разсейване на светлината от тъканни частици и др. По този начин, можем да говорим за общо отслабване на радиацията, включително, в допълнение към поглъщането, загуби, дължащи се на други явления, и за истинското поглъщане на радиацията. При липса на разсейване абсорбцията в среда се характеризира с два параметъра: абсорбционна способност и дълбочина на абсорбция. Капацитетът на поглъщане се определя като съотношението на енергията, погълната в среда, към енергията на излъчване, падаща върху повърхността на средата. Това съотношение винаги е по-малко от 1, тъй като радиацията преминава частично през него. Дълбочината на поглъщане характеризира пространственото разпределение на погълнатата енергия в средата. В най-простия случай (експоненциално разпадане на светлината в дадено вещество) то е равно на разстоянието, на което мощността на излъчване намалява с коефициент 2,718 спрямо мощността на излъчване на повърхността на средата. Реципрочната стойност на дълбочината на абсорбция се нарича коефициент на абсорбция. Има размери cm -1. Ако наред с поглъщането има и разсейване на светлината, тогава разстоянието, на което в резултат на съвместното действие на тези процеси лъчението намалява с коефициент, е дълбочината на затихване или проникване на лъчението, а обратната му стойност е коефициент на затихване, който също има размерност cm -1.
Когато теоретично се разглежда абсорбцията на лазерно лъчение от тъканите, за да се опрости проблема, може да се приеме, че лъчението е плоска вълна, падаща върху плоска повърхност на обект, и коефициентът на абсорбция в цялата облъчена област е еднакъв и не зависи от интензитета на светлината. В този случай енергията (мощността) на излъчване ще намалява експоненциално с увеличаване на дълбочината и нейното разпределение се изразява с уравнението:
P=P 0 опит (1)
където P е мощността на излъчване в дълбочина; Po е мощността на радиацията, падаща върху повърхността на тъканта; - коефициент на поглъщане на тъканта (пренебрегваме загубите поради отразяване на светлината от тъканта).
В реални условия, когато се облъчват биологични обекти, тази проста връзка между дебелината на тъканния слой и количеството погълната енергия се нарушава, например поради разликите в коефициентите на поглъщане на различните участъци от облъчената тъкан. Така коефициентът на абсорбция на меланиновите гранули в ретината е 1000 пъти по-голям от този на околната тъкан. Като се има предвид, че абсорбцията на светлина е молекулярен процес, който в крайна сметка зависи от концентрацията на поглъщащите радиация молекули, количеството на абсорбцията на клетъчно и субклетъчно ниво може да варира значително дори от органела до органела. И накрая, абсорбцията е функция на дължината на вълната, следователно коефициентът на абсорбция варира в широки граници за лазерите, излъчващи в различни области на спектъра.
В редица ранни проучвания стойността на абсорбцията на биологичните тъкани се оценява въз основа на резултатите от измерванията на тяхната пропускливост на светлина. В повечето случаи експериментите са проведени с рубинени и неодимови лазери. Така при облъчване на мишки с рубинен лазер беше установено, че от 45 до 60% от енергията прониква през кожата и от 20 до 30% през кожата и подлежащите мускули. Разработването на метод за определяне на коефициентите на пропускливост и отражение на тъканите е посветено на изследването на Г. Г. Шамаева и др.(1969). Данните, получени с помощта на този метод при облъчване на плъхове с неодимов лазер, бяха използвани за изчисляване на коефициента на абсорбция на кожата от 9,9 cm -1.
L. I. Derlemenko (1969), M. I. Danko и др. (1972) използват интегриран фотометър за определяне на абсорбцията на неодимов лазерно лъчение от мускулни и чернодробни тъкани на плъхове. При облъчване на мускулите 27-32% от радиацията преминава през слой тъкан с дебелина 1 mm и 20-23% от черния дроб. За слоеве тъкан с дебелина 6 mm тези стойности са съответно 3 и 1,5%.
Представените данни демонстрират зависимостта на абсорбцията на лазерното лъчение от степента на оцветяване на тъканите: богато пигментираната тъкан абсорбира лъчението по-интензивно от мускулната тъкан. Същият модел беше очевиден при експерименти с облъчване на различни тумори при животни с рубинени и неодимови лазери. Най-голяма абсорбция е характерна за меланомите поради наличието на меланин в тях.
А. М. Уразаев и др.. (1978) сравняват степента на отслабване на излъчването на хелиево-неонови (дължина на вълната 632,8 nm) и аргонови (488 nm) лазери при преминаване през различни части на тялото на живи депилирани плъхове или през препарати, приготвени от органи на запушени животни. Пропуснатото лъчение се измерва с помощта на фотоклетка и получените данни се използват за изчисляване на дълбочината на проникване на лазерното лъчение. В почти всички варианти на експеримента радиацията от червената област на спектъра прониква на по-голяма дълбочина от синьо-зелената, като тази разлика е най-силно изразена при преминаване през интензивно васкуларизирани органи с обилно кръвоснабдяване.
Сравнение на дълбочината на проникване на азотни (дължина на вълната 337,1 nm), хелиево-кадмиеви (441,6 nm) и хелиево-неонови (632,8 nm) лазери в биологични тъкани е извършено в серия от изследвания от други автори. Бяха направени измервания върху срезове на различни органи на мишка, като се използваха два метода; с помощта на фотометрична топка или светлинна сонда. В първия случай коефициентът на отражение и коефициентът на затихване на лазерното лъчение в тъканта се определят фотометрично, а последният дава възможност да се изчисли дълбочината на проникване на лъчението; във втория, тънък (диаметър 0,75 mm) стъклен светлинен водач, свързан с фотоумножител, беше вкаран в облъчената тъканна проба от противоположната страна на лазерния лъч, коаксиално с него. Чрез преместване на върха на световода на различни известни разстояния от точката на падане на лъча върху повърхността на тъканта и измерване на плътността на светлинния поток бяха получени криви на разпределението на интензитета на лазерното лъчение в тъканта и е определена дълбочината на проникването му.
И двата използвани метода дадоха подобни резултати. Лъчението от хелиево-неонов лазер има най-голяма проникваща способност, а хелиево-кадмиевият лазер има най-малка. Във всички случаи дълбочината на проникване не надвишава 2-2,5 mm.
Интересен проблем беше поставен в експерименти, проведени от В. А. Дубровски и О. Г. Астафиева (1979), в които те сравняваха абсорбцията на червено лъчение от кръвен хемолизат с различни физични свойства: поляризирано кохерентно лъчение на хелиево-неонов лазер; поляризирано некохерентно лъчение от лампа с нажежаема жичка, преминало през полароид и спектрални филтри; неполяризирано и некохерентно лъчение от лампа с нажежаема жичка, преминало само през спектрални филтри. Установено е, че пространствената кохерентност не влияе на абсорбцията. Тя се влияе силно от ширината на спектъра и поляризационните свойства на радиацията: поляризираната радиация се абсорбира по-малко активно от неполяризираната радиация.
Наред с дадените данни за поглъщането от биологичните тъкани на радиация от лазери, които генерират в близката ултравиолетова (азот), видима (хелий-кадмий, аргон, хелий-неон, рубин) и близка инфрачервена (неодимов) спектрални области, информация върху абсорбцията е практически важно излъчването от CO3 лазер, генериращ в инфрачервената област при дължина на вълната 10 600 nm. Тъй като това лъчение се абсорбира интензивно от водата, а последната съставлява около 80% от масата на повечето клетки, когато биологичните тъкани са изложени на CO2 лазерно лъчение, то се абсорбира почти напълно от повърхностните слоеве на клетките.
Както беше отбелязано по-горе, проникването на лазерно лъчение в дълбините на тъканта е ограничено поради не само абсорбцията, но и други процеси, по-специално отражението на радиацията от повърхността на тъканта. Според B. A. Kudryashov (1976), p. Д. Плетнев (1978) и др., излъчването на лазери, генериращи в близката ултравиолетова и видима област на спектъра (азот, хелий-кадмий, аргон, хелий-неон, рубин), отразено от бялата кожа на хора и животни, е 30 -40%; за инфрачервено лъчение на неодимов лазер тази стойност не е много по-малка (20-35%), а в случай на по-далечно инфрачервено лъчение на CO2 лазер тя намалява до приблизително 5%.За различни вътрешни органи на животните, стойността на светлоотражението (633 nm) варира от 0,18 (черен дроб) до 0,60 (мозък)
Поради затихването на лазерното лъчение, дълбочината на проникването му в биологичните тъкани не надвишава няколко милиметра и практическото използване на лазерите трябва да се основава на тези условия. Въпреки това, наред с представените материали, са известни данни, които ни позволяват да направим по-оптимистични изводи. Въпросът е, че във всички обсъдени по-горе изследвания беше възможно да се оцени ролята на разсейването на радиацията дълбоко в тъканта. Когато, например, коефициентите на пропускливост и отражение на тъканна проба бяха определени с помощта на фотометрична топка, откритата разлика в интензитета на радиацията, падаща върху повърхността на пробата и преминаваща през нея, беше (минус отразената радиация) сумата на загубите, дължащи се на абсорбция и разсейване, и делът на всеки от тези процеси остава неизвестен. В друг случай, когато интензитетът на радиацията, достигаща до дадена точка дълбоко в тъканта, се измерва с помощта на светлинна сонда, краят на последната възприема само радиация, която пада "отпред". Всъщност въпросната точка вътре в тъканта е осветена от всички страни от радиация, разпръсната от заобикалящите я частици. Следователно, използвайки този метод, бяха получени подценени показатели за разпределението на интензитета на радиацията по дълбочина, което не позволи да се вземе предвид разсеяната светлина. В същото време в интензивно разсейващите среди, като биологични тъкани, делът на разсеяната радиация е много значителен.
Като се вземат предвид тези разпоредби в серия от подробни проучвания. Dougherty и др. (1975, 1978) е направен опит да се определи ефектът от разсейването на светлината върху дълбочината на проникване на радиация в тъканта. Авторите, използвайки фотоклетка, определят дела на светлинното лъчение от ксенонова лампа (областта от 620-640 nm е подчертана), която преминава през срезове с различна дебелина, които са получени от трансплантиран тумор на млечната жлеза на мишки или от нормалните им тъкани. Получените стойности на коефициента на пропускливост на светлината бяха използвани за изчисляване на коефициентите на разсейване (S) и абсорбция (K) от отношенията, установени от P. Kubelka (1964) и F. Kottler (I960). Получените стойности за туморна тъкан са S = 13,5 и K = 0,04, което показва, че фракцията на разсеяната светлина е много по-голяма от фракцията на абсорбираната светлина. аз
Във втората работа, извършена през 1978 г. от същата група изследователи, бяха използвани два метода, които позволиха всички стойности на интензитета на интерстициалната светлина, както тези, открити без отчитане на разсейването, така и включването му, да бъдат получени директно експериментално. В случай на използване на един от методите, в дълбочината на прясно изрязан тумор (рабдомиофома на плъх) се вкарва влакнест светлинен проводник с дебелина 0,8 mm, а краят му, излизащ от тъканта, се насочва от 2 mW хелиево-неонов лазерен лъч . Друг светлинен водач, свързан с фотометър, беше поставен от противоположната страна на пробата. Чрез първо поставяне на световодите в контакт и след това раздалечаването им до известни разстояния, беше измерен интензитетът на радиацията, предавана през слой тъкан с фиксирана дебелина. Както в експериментите, описани по-горе, този метод не позволява да се вземе предвид разпръснатото не.
Втората техника е актинометрична (фотохимична) и се състои във вкарване на няколко капилярни тръбички с диаметър 1 mm, напълнени с разтвор на фоточувствителна смес в туморната тъкан на определена дълбочина. След това при облъчване на тъканна проба със светлина с известен интензитет с помощта на лампа с нажежаема жичка (дължини на вълните над 600 nm) се определя количеството на продукта от фотохимичната реакция, което е право пропорционално на интензитета на светлината и е функция на дълбочината на тръбите . Очевидно при този експериментален дизайн протичането на реакцията е повлияно от цялата радиация, достигнала до дадена точка дълбоко в тъканта, включително разсеяната светлина. Данните, представени на фиг. 2 ни позволяват да сравним резултатите, получени с помощта на тези методи. Графиката показва, че интензитетът на радиация в туморната тъкан на същата дълбочина, определен чрез актинометричен метод, е значително по-висок от този, определен с помощта на оптична технология. Така от кривата на актинометричните измервания става ясно, че на дълбочина 2 cm около 8% от радиацията все още прониква в тъканта, докато според втората крива тази стойност е по-малка от 0,1% K
По този начин значителното преобладаване на разсейването на видимата светлина при преминаване през биологични тъкани над абсорбцията ни позволява да заключим, че способността на лазерното лъчение да проникне в тъканта е по-висока, отколкото обикновено се смята. Ако вземем предвид възможността за доставяне на лазерно лъчение дълбоко в тъканите с помощта на оптични влакна и последващото му разпространение в облъчената лезия поради разсейване, можем да се опитаме значително да разширим обхвата на клиничното използване на лазери.
6 ПАТОГЕНЕТИЧНИ МЕХАНИЗМИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ЛАЗЕРНОТО ЛЪЧЕНИЕ С БИОЛОГИЧНАТА ТЪКАН
Монохроматичността, стриктната насоченост, кохерентността и способността за концентриране на големи количества енергия в малки зони правят възможно селективно коагулиране, изпаряване и разрязване на биологични тъкани без контакт, с добра хемостаза, стерилност и абластичност.
При взаимодействие на лазерното лъчение с биологичните тъкани се наблюдават редица ефекти: термични, причинени от селективното поглъщане на светлинни кванти, появата на компресионни вълни и еластични удари в средата, действието на мощни електромагнитни полета, които в някои случаи придружават лазера радиация, както и редица други ефекти, причинени от оптичните свойства на самата среда.
Когато лазерното лъчение въздейства на тъканта, степента на фокусирането му е важна. По време на преминаването на фокусиран лазерен лъч през жива тъкан, интензитетът на излъчване бързо намалява и за мускулната тъкан на дълбочина 4 cm е само 1-2% от първоначалната енергия. Степента и резултатът от биологичното въздействие на лазерното лъчение върху различни клетки, тъкани и органи зависят не само от характеристиките на лъчението (вид на лазера, продължителност и плътност на мощността на лъчението, честота на импулса и др.), но и от физикохимичните и биологичните характеристики на облъчените тъкани или органи /(интензивност на кръвния поток, хетерогенност, топлопроводимост, коефициент на абсорбция и отражение на различни междинни повърхности в средата и др.). Вътреклетъчните компоненти на клетката се оказаха най-чувствителните и лесно разрушаеми структури под въздействието на лазерното лъчение.
Способността да се концентрира лазерното лъчение в тесен лъч доведе до създаването на лазерен скалпел, който прави възможно практически безкръвни разрези в различни тъкани. Понастоящем е натрупан богат опит в използването на лазерно лъчение в експерименталната и клиничната медицина.
Хемостатичните свойства на лазерното лъчение могат да бъдат увеличени чрез използване на специални компресионни скоби и лазерни хирургически инструменти, които осигуряват краткотрайна компресия и кървене на тъкан по линията на планирания разрез. Принципът на дозирана компресия също така позволява значително да се намали степента на термична тъканна некроза, тъй като при условия на компресия топлопроводимостта на тъканите значително се увеличава. В това отношение същата енергийна плътност на фокусиран лазерен лъч прави възможно по-бързото дисектиране на тъкан при компресия, осигурявайки локална тъканна исхемия.
Използването на лазер в комбинация със специални инструменти осигурява не само дисекция на тъканите, но и тяхното така наречено биологично заваряване. Ефектът от заваряването на клетъчни и тъканни структури беше отбелязан от изследователи, които използваха лазерен лъч за дисекция на различни органи. Въпреки това, само със създаването на специално лазерно хирургическо оборудване беше възможно най-пълно да се реализира ефектът от биологичното заваряване на тъкани на кухи органи по време на тяхната дисекция. В зоната на облъчване се наблюдава повишена абсорбция на светлина поради по-голямата оптична плътност на компресираните тъкани и множество отражения на светлината от вътрешните части на апарата, образуващи затворено пространство. „Заваряването“ на тъканите на кухите органи се извършва слой по слой по линията на срязване в зоната на локално компресиране на тъканите, произведени от тези устройства.
Морфологичната проява на промените в основата на това явление е коагулативна термична некроза на тъкани, подложени на компресия с образуването на филм от коагулирана тъкан и клетъчни елементи по ръба на разреза, свързващ всички анатомични слоеве на органа на едно и също ниво
Последицата от трансформацията на светлинната радиационна енергия в топлинна енергия в лигавицата е деформация и скъсяване на жлезите, набръчкване на епителните клетки с компактно разположение на техните ядра. Получените структури приличат на „ограда с колове“. В мускулния слой морфологичните промени са по-слабо изразени. Субмукоза в зоната на "заваряване".
Дълбочина (μm) на термично увреждане на стомашната стена по време на гастротомия с помощта на лазер с въглероден диоксид(по данни от светлинен микроскоп)
става слабо видима. Ширината на зоната на коагулационна некроза по ръба на дисектираната тъкан в тези случаи е в рамките на 1-2 mm. Обемът на некротичните лезии може да бъде намален както чрез увеличаване на количеството течност в дисектираните тъкани, така и чрез използване на подходящо лазерно оборудване. Например, при дисекция на скелетни мускули с лазер с въглероден диоксид, ширината на зоната на коагулационна некроза, достигаща 1,1-1,2 mm, след предварително инжектиране на течност в мускула, намалява с 28-40% От своя страна, използването на специално лазерно хирургично оборудване, подобрено през последните години, също позволява да се намали зоната на коагулационна термична некроза до 30-60 микрона (Таблица 1). Дължи се единствено на висока температура, присъщо на лазерното лъчение, настъпва изключително бързо изпаряване на интерстициална и вътреклетъчна течност и след това изгаряне на сухия остатък. Дълбочината и степента на дегенеративните промени в тъканите при излагане на различни видове лазерно лъчение зависят както от техните спектрални характеристики, така и от общата енергия (продължителност на експозиция) на лъчението. При малки експозиции се разрушават само повърхностните слоеве на тъканта. Постоянното увеличаване на времето на излагане на радиация е придружено от увеличаване на обема на увредената тъкан до перфорация на орган. Преместването на лазерния лъч в надлъжна или напречна посока води до изпаряване на тъканта и образуване на линеен разрез на органа. В зоната на коагулационна термична некроза настъпва коагулация на стените на кръвоносните съдове и кръвта с образуването на коагулационен хиалиноподобен тромб, запушващ лумена на съда и осигуряващ адекватна хемостаза. При условия на дозирана компресия при използване на лазерни хирургични устройства, хемостатичният ефект на лазерното лъчение се засилва значително, тъй като Схематично представяне на лазерна рана на стомаха
Съдовете с намалено кръвообращение мигновено се коагулират. Морфологията на лазерната рана има характерни черти, които я отличават рязко от рани с друг произход. Тъканите, изложени на термични въздействия, са представени от коагулативна некроза, образуваща лазерна термична краста. Последният плътно покрива повърхността на раната. Непосредствено след излагане на лазер е трудно да се определи пълният обем на некротичната тъкан. Границата на тъканите, подложени на коагулационна некроза, се стабилизира главно в рамките на един ден. През този период в тясна зона на запазена тъкан на границата с термична некроза се открива оток и различна степен на тежест на циркулаторни нарушения, проявяващи се с хиперемия, стаза и периваскуларни диапедезни кръвоизливи. Въз основа на хистологични изследвания са идентифицирани следните зони на лазерно излагане: зона на коагулативна некроза, чиято периферна част е тесен, хлабав ("гъбест") слой, а централната част е широка, компактна и зона на възпалителен оток (фиг. 23). Отбелязани са микроциркулаторни нарушения, най-изразени при излагане на радиация от YAG-Nd лазер и аргонов лазер (за хемостаза на остри кървящи стомашни язви). Процесът на дисекция на тъкани с лазер с въглероден диоксид е придружен от строго локална коагулация на тъканта по протежение на линията на срязване, като по този начин се предотвратява увреждането на околната тъкан. При лазерни рани, за разлика от рани от друг произход, преходните зони от коагулирана тъкан към жизнеспособна тъкан са слабо изразени или дори липсват. Регенерацията в тези случаи започва главно в клетките на зоната, която не е увредена от лазерното лъчение. Известно е, че увреждането на тъканите е придружено от освобождаване на възпалителни медиатори. Сред последните се разграничават плазмени (циркулиращи) медиатори, както и клетъчни (местни) медиатори, свързани с активността на много клетки - мастоцити, тромбоцити, макрофаги, лимфоцити, полиморфонуклеарни левкоцити и др. По-специално, ролята на полиморфонуклеарните левкоцити в процеса на раната е предимно в лизиране на мъртва тъкан и фагоцитоза на микроби. Всяко намаляване на степента на микробно замърсяване води до намаляване на интензивността на всички компоненти на възпалението. При бактериологично изследване на материал от повърхността на рани и 1 g тъкан по време на изрязване на гнойни рани и некректомия с лазер с въглероден диоксид, пълна стерилност се наблюдава при 62 пациенти от 100, а в други случаи се наблюдава намаляване на съдържание на микроби под критично ниво (10 5). Намаляването на степента на микробно замърсяване на лазерната рана, коагулативният характер на термичната некроза и съдовата тромбоза в зоната на некроза спомагат за намаляване на ексудативния компонент на възпалението. Наличието на слабо изразена левкоцитна реакция, а понякога и пълното й отсъствие в краищата на лазерна рана, е потвърдено от работата на повечето изследователи. Коагулираните тъкани не са източник на вазоактивни медиатори, по-специално кинини, които играят толкова важна роля във формирането и развитието на ексудативната фаза на възпалителната реакция. Според VI Eliseenko (1980-1985), лазерните рани се характеризират с активна ранна пролиферация на клетъчни елементи от макрофагите и фибробластните серии, което определя хода на репаративния процес според вида на асептичното продуктивно възпаление. Пролиферацията на макрофаги и фибробласти във фокуса на продуктивното възпаление, започвайки от първия ден след излагане на лазерно лъчение, е в основата на образуващата се гранулационна тъкан. Има обаче доказателства, че заздравяването на лазерни рани може да протече по обичайния начин, т.е. включително фазата на разтопяване на левкоцитите на некротичната тъкан. Заздравяването на лазерни рани, според Ю. Г. Пархоменко (1979, 1983), се извършва главно под лазерната краста. Трансформацията на лазерната краста се състои в нейното постепенно организиране и резорбция (в паренхимни органи - черен дроб и панкреас) или отхвърляне (в органите на стомашно-чревния тракт) с узряването на гранулационната тъкан. Клетките от мононуклеарната фагоцитна система - макрофагите - са от съществено значение в процеса на зарастване на лазерни рани. Макрофагите контролират диференциацията на гранулоцитите и моноцитите от стволовите клетки, влияят върху функционалната активност на Т- и В-лимфоцитите, а също така участват в тяхното сътрудничество. Те секретират първите шест компонента на комплемента, като по този начин медиират участието на имунната система във възпалителния отговор. Макрофагите индуцират ролята на фибробластите и синтеза на колаген, т.е. те са стимулатори на крайната фаза на репаративната реакция) по време на възпаление. По-специално бяха открити клетъчни контакти между макрофагите и фибробластите на гранулационната тъкан. Може да се предположи, че интензивната и продължителна реакция на макрофагите при лазерни рани, свързана с дългосрочното запазване на коагулираните тъкани, е фактор, който активно стимулира процеса на образуване на колаген.Според V.I.Eliseenko et al. (1982, 1985), функционалната роля на пролифериращите макрофаги е да „програмират“ целия ход на лечебния процес на лазерни хирургични рани. Фибробластната реакция заема едно от водещите места в процесите на ранно зарастване на лазерни рани. При лазерни рани, по време на периода на активен растеж на гранулационната тъкан (5-10 дни), високата плътност на фибробластите се комбинира с най-драматичното повишаване на активността на NAD (NADP)-липоамид дехидрогеназа (стара диафораза) в тези клетки , което до известна степен може да отразява повишаване нивото на енергийните и синтетични процеси в тях. По-късно ензимната активност на тези клетки постепенно намалява, което показва тяхното съзряване. В развиващия се белег от лазерна рана се наблюдава бързо, дифузно натрупване на гликозаминогликани от основното вещество на съединителната тъкан, което показва узряването на гранулационната тъкан. Известно е, че след максималното увеличаване на броя на фибробластите и тяхното съзряване се увеличава и синтеза на колагенови влакна. По време на лечебния процес на лазерни хирургични рани на стомашно-чревния тракт има ясна връзка между узряването на съединителната тъкан и растежа на епитела. По този начин реакцията на макрофагите, пролиферацията на фибробластите и колагеногенезата се появяват много рано и са по-изразени, колкото по-слабо е изразена левкоцитната инфилтрация, липсата на която осигурява заздравяването на лазерни рани с първично намерение. 7 МЕХАНИЗМИ НА ЛАЗЕРНА БИОСТИМУЛАЦИЯ
Отделно трябва да разгледаме естеството на биостимулиращата активност на нискоенергийното лазерно лъчение в червената област на спектъра, което се получава главно с помощта на хелиево-неонови лазери. Благоприятното въздействие на това лъчение е установено при експерименти върху различни биологични обекти. През 70-те години се правят опити да се обясни феноменът на лазерната биостимулация чрез специални свойства („биополе“, „биоплазма“), за които се твърди, че са присъщи на живите организми и придават биологично значение на специфичните характеристики на лазерното лъчение. През 1979 г. се предполага, че биологичните ефекти на нискоенергийното лазерно лъчение са свързани с естествените процеси на регулиране на светлината, наблюдавани при животни. Молекулярната основа на началните етапи на такива процеси е по-добре проучена в растенията, за които е установен не само фактът на самата фоторегулация, но и химическа природаедин от основните акцептори на светлина е фитохромът. Този хромопротеин съществува в две форми, едната от които абсорбира светлина близо до 660 nm, а другата при 730 nm. Поради взаимното преобразуване на тези форми при осветяване, тяхното количествено съотношение се променя, което е спусък във веригата от процеси, които в крайна сметка водят до покълване на семена, образуване на пъпки, цъфтеж на растения и други формиращи ефекти. Въпреки че няма съмнение, че при животните фоторегулаторните процеси са в основата на такива явления като цикличността на половото размножаване или ограничаването на редица адаптивни реакции (линеене и зимен сън на бозайници, миграция на птици) до определени периоди от годината, техните молекулярни механизми са неясни Идеята за съществуването на определена фоторегулаторна система в животинските клетки, може би напомняща фитохромната система на растенията, предполага, че биостимулиращата активност на хелиево-неоновото лазерно лъчение е следствие от простото съвпадение на неговите спектрални характеристики с абсорбцията регион на компонентите на тази система. В този случай би се очаквало монохроматичната червена светлина от некохерентни източници също да бъде биологично ефективна. За да се тестват експериментално този и други въпроси, бяха необходими чувствителни тестове, които биха довели до количествени, силно възпроизводими и точно измерими резултати. По-голямата част от изследванията с хелиево-неонови лазери са проведени върху животни или директно върху пациенти при условия, които не отговарят на тези изисквания. Когато избирахме подходяща моделна система, ние изхождахме от две предпоставки: 1) клетките, които се развиват или оцеляват in vitro, са сравнително прост тестов обект, който позволява точно отчитане на условията на експозиция и нейните резултати; 2) реакцията на повърхностната мембрана на клетките заслужава специално внимание, чиято висока чувствителност е установена преди това в експерименти с нискоенергийно червено лъчение от рубинен лазер. В проучвания, проведени от N. F. Gamaleya и др., е изследван ефектът на хелиево-неоновото лазерно лъчение върху повърхностната мембрана на лимфоцити, изолирани от човешка кръв. За целта е оценена способността на лимфоцитите да образуват Е-розетки – да взаимодействат с еритроцитите на овцете. Установено е, че при ниски дози на радиация (плътност на мощността 0,1-0,5 W/m2, експозиция 15 s), които са с един и половина до два порядъка по-ниски от използваните в клиничната работа с хелиево-неонов лазер, малко, но статистически значимо увеличение на способността за образуване на розетка (1,2-1,4 пъти) в облъчените лимфоцити в сравнение с контролата. Успоредно с цитомембранните промени се повишава функционалната активност на лимфоцитите, по-специално тяхната способност за делене се увеличава 2-6 пъти, което се определя в реакцията на бластна трансформация с фитохемаглутинин [Новиков Д.К., Новикова В.И., 1979], оценено чрез натрупване от 3 N-тимидин. При експерименти с човешки кръвни левкоцити е установено, че когато са изложени на хелиево-неоново лазерно лъчение в същите ниски дози, фагоцитозата от клетките на E. coli (както улавяне, така и смилане) се увеличава 1,5-2 пъти. Лъчението на хелий-неоновия лазер имало стимулиращ ефект и върху други клетки. По този начин, в културата на миши туморни клетки (L), забавянето на растежа им на 1-вия ден след облъчването беше заменено с неговото ускорение, което беше особено забележимо на 3-4-ия ден, когато броят на делящите се клетки беше 2 пъти по-голяма от контролната Така е доказано, че хелиево-неоновото лазерно лъчение с много нисък интензитет предизвиква промени в мембраната на различни видове клетки и стимулиране на тяхната функционална активност. Промените в цитоплазмената мембрана в култивирани клетки от китайски хамстер, облъчени с хелиево-неонов лазер, също са разкрити от А. К. Абдвахитова и др.(1982), използвайки метода на флуоресцентните сонди, въпреки че използваните от тях дози радиация са с два порядъка по-високи от тези използвани от нас. Хипотезата, изложена от унгарския хирург Е. Местер заедно с група физици, се опитва да обясни биостимулиращата активност на лазерното лъчение единствено с неговата поляризация: поради поляризацията на лъчението, то може да реагира с полярни липидни молекули в липиден двоен слой на цитоплазмената мембрана, който задейства верига от промени в клетката. Според предложения модел, стимулиращият ефект не трябва да зависи от дължината на вълната на излъчване. Експерименталните данни обаче не потвърждават това. Надеждната възпроизводимост на биостимулационния ефект позволи да отидем по-далеч и да се опитаме да разберем дали този ефект се причинява само от лазерно (кохерентно, поляризирано) лъчение и как то зависи от дължината на вълната. За тази цел ефектът на монохроматична червена светлина (633 ± 5 nm), получена от ксенонова лампа, използваща дифракционен монохроматор, върху човешки кръвни лимфоцити беше оценен чрез използване на тест за образуване на розетка. Установено е, че при сравнима доза некохерентна червена светлина (3 J/m3) процесът на образуване на розетка се стимулира по същия начин, както при използване на хелиево-неонов лазер. След това ефектът на червената светлина беше сравнен с ефекта на радиация от други тесни спектрални области на видимата област. В този случай активността на светлината беше оценена чрез нейния ефект върху три процеса: образуването на Е-розетки от човешки лимфоцити, пролиферацията на L клетки от културата и освобождаването на вещество с максимум на абсорбция от 265 nm в средата. от миши лимфоцити. (Последният тест е развитие на резултатите от наблюденията и се основава на факта, че от клетки, подложени на лазерно облъчване, се засилва освобождаването на определен химичен фактор с абсорбционна лента в областта от 260-265 nm.) Експериментите показват, че се наблюдава стимулиране и на трите процеса при облъчване на някои с монохроматична светлина и същите спектрални области: червено (633 nm), зелено (500 и 550 nm) и виолетово (415 nm). По този начин проведените изследвания позволиха да се идентифицира наличието на висока светлинна чувствителност в различни човешки и животински клетки, дори много по-голяма, отколкото би могло да се очаква въз основа на клиничните резултати от терапията с лазерна биостимулация. Тази чувствителност не се дължи на кохерентността и поляризацията на светлината и не се ограничава до червената област на спектъра: наред с максимума в тази област имаше още две - във виолетовата и зелената област на спектъра. Използвайки различен методологичен подход (определяне на интензитета на синтеза на ДНК в HeLa културални клетки чрез включването на белязан тимидин), T. Y. Karu и др. (1982, 1983) също показват, че биостимулационният ефект не е свързан с кохерентността и поляризацията на светлина . В техните експерименти с клетъчно облъчване с червена светлина се наблюдава максимално стимулиране на синтеза на ДНК при доза от 100 J/m 2 и ефектът бързо намалява при промяна в която и да е посока. При сравняване на радиационната активност в различни части на спектъра са установени три максимума: близо до 400, 630 и 760 nm. Към механизма на светлинната биостимулация. може да бъде свързано с образуването в облъчени клетки и тяхното освобождаване на химичния фактор, който е открит в средата чрез пика на абсорбция на светлина близо до 265 nm. За да се изясни природата на този фактор, бяха проведени хартиена хроматография и електрофореза в агарозен гел със зонова визуализация с етидиев бромид, което направи възможно откриването на двойноверижна ДНК с молекулно тегло в материала, секретиран от клетките. Структурата на двойна спирала на ДНК се потвърждава от появата на хиперхромен ефект при нагряване. Информацията, дадена в литературата за способността на нуклеиновите киселини да ускоряват възстановяването на увредените тъкани [Belous A.M. et al., 1974] потвърждава възможното участие на ДНК фактора, секретиран от клетките, в светлинната биостимулация. За да се тества тази хипотеза, беше проведен експеримент върху клетки от линия L, част от които бяха облъчени с хелиево-неонов лазер, а другата част, която не беше облъчена, обаче беше поставена в среда, взета от облъчени клетки и , следователно, съдържащи ДНК фактора. Определянето на скоростта на растеж (митотична активност) на клетките показва, че и в двете групи клетъчното развитие е стимулирано еднакво в сравнение с контролата.Освен това, разрушаването на ДНК в средата, взета от облъчени клетки с помощта на ензима ДНКаза, лишава тази среда от биостимулираща активност . Самата ДНК-аза практически няма ефект върху клетъчния растеж. Следователно може да се мисли, че когато се действа върху тъканите на целия организъм (например по време на лазерна терапия на трофични язви), облъчването на клетките в периферията на патологичния фокус води до освобождаване на ДНК фактор, който стимулира растежа на фибробластни елементи в тъканите около язвата, като по този начин ускорява нейното зарастване. Недвусмислено доказателство за това обаче може да се получи само при опити върху животни. По този начин представените данни очевидно оправдават осъществимостта на използването на лазер (или дори светлинна биостимулация) за терапевтични цели и показват начини за по-нататъшно развитие на този метод. Тези данни имат и по-широко фитобиологично значение, състоящо се в това, че за първи път е установена специфичната светлочувствителност на неретиналните (невизуални) клетки на хора и животни, която се характеризира с редица особености. Тази чувствителност е спектрално зависима и изключително висока: плътностите на мощността, които използвахме, равни на десети от вата на квадратен метър, са сравними с тези, които са ефективни за фоторегулаторните системи на растенията.Както беше установено чрез теста за изолиране на ДНК фактор, човешки клетки имат такава фоточувствителност и животни от различни видове, взети от тъкани и органи: миши, кучешки и човешки лимфоцити, клетки от черен дроб на плъх, клетки от култури, получени от човешки фибробласти, бъбрек на хамстер и злокачествени миши фибробласти. Всички тези факти подкрепят предположението, че бозайниците имат специална система за възприятие на светлината, вероятно подобна на фитохромната система на растенията и също изпълняваща регулаторни функции. Сходството на предполагаемата фоточувствителна система на животните със системата за регулиране на фитохрома се доказва от сравнението на основните им характеристики.В допълнение към високата светлочувствителност, фитохромната система се характеризира с нискодозов (тригерен) характер на действие, което прави човек помни и може би обяснява голямата вариабилност на дозите (с разлики от два порядъка), използвани от клиницистите за лазерна биостимулация; конюгирането на фитохромната система (както и ефектите, които описахме) с клетъчните мембрани; контролът на фитохромната система върху синтеза на ДНК, РНК и протеин, чието образуване в тъканите, облъчени с хелиево-неонов лазер, според много автори също се засилва. Ако животинските клетки действително имат специализирана фоточувствителна система, тогава с помощта на експерименти за определяне на спектъра на действие (зависимостта на големината на биологичната реакция от дължината на вълната) може да се опита да се установи спектърът на поглъщане (и от него химическата идентичност) на съединението, което е първичният акцептор на светлина и задейства верига от процеси, които в крайна сметка водят до фоторегулаторни ефекти. Съответствие между спектрите на действие и спектъра на поглъщане на светлинния акцептор обаче се постига само ако са изпълнени редица методически условия при поставянето на експерименти, което на практика е много трудна задача Въпреки това не може да не се обърне внимание на сходството на трите криви, характеризиращи спектралната зависимост на различните биологични ефекти, които тествахме, с типичния спектър на абсорбция на порфириновите съединения. Това предполага, че акцепторът на светлината в хипотетичната система за фоторегулация на животинските клетки е някакво съединение от групата на порфирините, които, както е известно, са неразделна част от много важни биохимични компоненти на животинския организъм - хемоглобин, цитохроми, редица ензими и др. S. M. Zubkova (1978) предполага, че биостимулиращият ефект на хелиево-неоновото лазерно лъчение е свързан с абсорбцията му от порфирин-съдържащия ензим каталаза, който има максимум на абсорбция на светлина ~ 628 nm. Облъчването на клетките по периферията на патологичния фокус води до освобождаване от тях на ДНК фактор, който стимулира растежа на фибробластични елементи в тъканите около язвата, като по този начин ускорява нейното заздравяване. Недвусмислено доказателство за това обаче може да се получи само при опити върху животни. По този начин представените данни очевидно оправдават осъществимостта на използването на лазер (или дори светлинна биостимулация) за терапевтични цели и показват начини за по-нататъшно развитие на този метод. Тези данни имат и по-широко фитобиологично значение, състоящо се в това, че за първи път е установена специфичната светлочувствителност на неретиналните (невизуални) клетки на хора и животни, която се характеризира с редица особености. Тази чувствителност зависи от спектъра и е изключително висока: използваните плътности на мощността, равни на десети от вата на квадратен метър, са сравними с тези, ефективни за растителни фоторегулаторни системи. Както беше установено чрез тест за изолиране на ДНК фактор, такава фоточувствителност имат човешки и животински клетки от различни видове, взети от тъкани и органи: миши, кучешки и човешки лимфоцити, клетки от черен дроб на плъхове, клетки от култури, получени от човешки фибробласти, бъбреци на хамстер и злокачествени миши фибробласти. Всички тези факти подкрепят предположението, че бозайниците имат специална система за възприятие на светлината, вероятно подобна на фитохромната система на растенията и също изпълняваща регулаторни функции. Сходството на предполагаемата фоточувствителна система на животните със системата за регулиране на фитохрома се доказва чрез сравнение на техните основни характеристики. В допълнение към високата чувствителност към светлина, фитохромната система се характеризира с ниска доза (задействащ) характер на действие, което ни кара да си спомним и, може би, обяснява голямата променливост на дозите (с разлики от два порядъка), използвани от клиницистите за лазерна биостимулация; конюгирането на фитохромната система (както и ефектите, които описахме) с клетъчните мембрани; контролът на фитохромната система върху синтеза на ДНК, РНК и протеин, чието образуване в тъканите, облъчени с хелиево-неонов лазер, според много автори също се засилва. Ако животинските клетки действително имат специализирана фоточувствителна система, тогава с помощта на експерименти за определяне на спектъра на действие (зависимостта на големината на биологичната реакция от дължината на вълната) може да се опита да се установи спектърът на поглъщане (и от него химическата идентичност) на съединението, което е първичният акцептор на светлина и задейства верига от процеси, които в крайна сметка водят до фоторегулаторни ефекти. Съответствие между спектрите на действие и спектъра на поглъщане на акцептора на светлината обаче се постига само ако са изпълнени редица методически условия при поставянето на експерименти, което на практика е много трудна задача. ПРЕПРАТКИ 1. А. Н. РЕМИЗОВ „МЕДИЦИНСКА И БИОЛОГИЧНА ФИЗИКА“ 2. “ЛАЗЕРИ В ХИРУРГИЯТА” ПОД РЕДАКЦИЯТА НА ПРОФ. ДОБРЕ. СКОБЕЛКИНА 3. “ЛАЗЕРИ В КЛИНИЧНАТА МЕДИЦИНА” ПОД РЕДАКЦИЯТА НА С. Д. ПЛЕТНЕВ
В момента е трудно да си представим напредъка в медицината без лазерни технологии, които откриха нови възможности за решаване на много медицински проблеми. Изследването на механизмите на действие на лазерното лъчение с различни дължини на вълните и енергийни нива върху биологични тъкани дава възможност да се създадат многофункционални лазерни медицински устройства, чийто обхват на приложение в клиничната практика стана толкова широк, че е много трудно да се отговори на въпроса. въпрос: за лечение на кои заболявания не се използват лазери?
Развитието на лазерната медицина следва три основни направления: лазерна хирургия, лазерна терапия и лазерна диагностика.
В лазерната хирургия има доста мощни лазерисъс средна мощност на излъчване от десетки вата, което може силно да загрее биологичната тъкан, което води до нейното разрязване или изпаряване. Тези и други характеристики на хирургическите лазери определят използването на различни видове в хирургията, работещи върху различни лазерни активни среди.
Уникалните свойства на лазерния лъч позволяват извършването на невъзможни досега операции с нови ефективни и минимално инвазивни методи.
Хирургичните лазерни системи осигуряват:
- ефективно контактно и безконтактно изпаряване и разрушаване на биологична тъкан;
- сухо хирургично поле;
- минимално увреждане на околните тъкани;
- ефективна хемо- и аеростаза;
- спиране на лимфните пътища;
- висока стерилност и абластичност;
- съвместимост с ендоскопски и лапароскопски инструменти
Това прави възможно ефективното използване на хирургични лазери за извършване на голямо разнообразие от хирургични интервенции:
В урологията:
Сред жените
- Пластична хирургия на големи и малки срамни устни, перинеум.
- Перинеална пластика при следродилни и травматични разкъсвания
- Пластична хирургия на деформация на цервикален белег
- Рефлорация (възстановяване на химена)
В мъж
- Лазерна корекция на френулума на пениса
- Циркумцизия (лазерно лечение на фимоза)
- Отстраняване на кондиломи на пениса, уретрата, перинеума, перианалната област
В гинекологията:
- Лазерна терапия на фонови и предракови заболявания на шийката на матката (ерозия, левкоплакия, полип, наботови кисти, кондиломи, дисплазия).
- Лазерна терапия и лазерно отстраняване на кондиломи на външните полови органи (в зависимост от разпространението на процеса).
- Лазерна терапия и лазерно отстраняване на кондиломи на кожата на перинеума и перианалната област.
- Лечение на дистрофични заболявания на вулвата
В ортопедията:лечение на халукс валгус, врастнал нокът и др.
Козметологията също не е пренебрегната. Лазерът се използва както за епилация, така и за третиране на съдови и пигментни дефекти по кожата, за премахване на брадавици и папиломи, за възстановяване на кожата, за премахване на татуировки и старчески петна и др.
Историята на изобретението на лазера започва през 1916 г., когато Алберт Айнщайн създава теорията за взаимодействието на радиацията с материята, която включва идеята за възможността за създаване на квантови усилватели и генератори на електромагнитни вълни.
През 1960 г. американският физик Теодор Майман, въз основа на работата на Н. Басов, А. Прохоров и К. Таунс, проектира първия рубинен лазер с дължина на вълната 0,69 микрона.През същата година д-р Леон Голдман първи използва рубинен лазер за унищожаване на космените фоликули. Така започва историята на широкомащабното използване на лазерните технологии в естетичната медицина.
През 1983 г. Anderson и Parrish предлагат метод на селективна фототермолиза, който се основава на способността на биологичните тъкани избирателно да абсорбират светлинно лъчение с определена дължина на вълната, което води до тяхното локално разрушаване. Когато се абсорбира от основните хромофори на кожата - вода, хемоглобин или меланин, електромагнитната енергия на лазерното лъчение се превръща в топлина, което предизвиква нагряване и коагулация на хромофорите.
Лазерната козметология е една от най-бързо развиващите се области на естетичната медицина. Само преди няколко години видимото подмладяване се свързваше с работата на пластичния хирург, но днес всеки престижен козметичен салон разполага с модерни технологични апарати – фото, IPL система или лазер. Енергията на светлината дойде на помощ на козметолозите.
Днес има много различни лазерни устройства и те навлязоха в козметологията благодарение на лазерното възстановяване. Именно това послужи като визитна картичка за козметологичния лазер. Мощен лъч светлина пред очите изглади цикатричните неравности по кожата, премахна горния слой на епидермиса, а заедно с него и нежеланата пигментация.Тогава нямаше значение, че силно наранената кожа зарасна за 2 седмици - най-важното беше отличен резултат, от който и лекарят, и пациентът бяха доволни. Белезите и белезите са актуален проблем по всяко време.
Лазерна епилациясе появи преди не повече от 30 години. Това се свързва с появата на теорията за „селективната фототермолиза“. Той говори за факта, че всяка оцветена човешка тъкан (коса, кръвоносни съдове по повърхността на кожата, пигментни петна) избирателно абсорбира светлина, като същевременно се нагрява и разрушава. Теорията е доказана през 1986 г. от група учени от САЩ, ръководени от дерматолога Рокс Андерсън. Така на базата на това през 1994 г. е създадено първото устройство за фотоепилация, а лазерното устройство за лазерна епилация навлиза на пазара едва през 1996г.
Какво прави " селективна фототермолиза"? Цялата работа е, че лазерен лъч, удрящ жива тъкан, по-специално кожата, засяга компонентите на кожата по различни начини. Основните компоненти на кожата, които абсорбират светлина, са вода, меланин и хемоглобин. Тези вещества се наричат кожни хромофори.Спектри абсорбцията на тези вещества е различна.
Благодарение на оптимизирания спектър на излъчване, козметологичните устройства с изкуствени източници на светлина и топлина позволяват селективно въздействие върху структурите на целевите тъкани, причинявайки например тяхната коагулация. При извършване на процедури с фототехника, за постигане на ефект се въздейства върху повърхностните кръвоносни съдове (хемоглобин), върху косата и космените фоликули (меланин), върху колагена и еластина в дермата. При провеждане на терапия на акне се осъществява селективно въздействие върху възпалителния отпадъчен продукт на бактериите. По един или друг начин резултатът от въздействието е довеждане на съответната структура на целевите тъкани до критична температура, при която самата тя и/или заобикалящите я тъкани претърпяват необратими промени. Процесът на селективно нагряване на целеви тъканни структури с помощта на широкоспектърен източник на радиация се нарича селективна фототермолиза.
На базата на принципа на селективната фототермолиза с помощта на нанотехнологии е разработена нова високоефективна процедура за фракционна фототермолиза (Fraxel). Позволява ви да подобрите качеството на кожата, да премахнете нежеланата пигментация на бръчките и осигурява отлично повдигане на тъканите на лицето, шията и деколтето. Сеансите на фракционна фототермолиза дават добри резултати при лечението на последствията от акне (белези след акне). За разлика от други методи за корекция, процедурата Fraxel е комфортна и практически безболезнена, а освен това осигурява бърза рехабилитация.
И така, баналните представи за лазера като огромен апарат, нещо като хиперболоида на инженер Гарин, потънаха в забрава. Изминаха повече от 50 години от изобретяването на първия рубинен лазер с размерите на едностаен апартамент. И сега това са компактни медицински устройства, които работят във всички области на медицината и козметологията.
„Лазерите в съвременната клинична практика“ беше заглавието на научния доклад на директора на Института по обща физика на Руската академия на науките. А.М. Прохоров академик Иван Щербаков, което той направина заседание на Президиума на Руската академия на науките на 16 февруари 2016 г. Те обсъдиха ново поколение лазерно медицинско оборудване, лазерни технологии в диагностиката и лечението различни заболявания, въз основа на резултатите от фундаментални изследвания в областта на лазерната физика. Институтът по обща физика на Руската академия на науките също се занимава със съответните изследвания и редица резултати от тези изследвания са въведени или се въвеждат в клиничната практика.
Механизмът на действие на лазера като медицински инструмент е, че фокусиран инфрачервен лъч навлиза в живата тъкан. В точка с размер 2-3 микрона мигновено се концентрира много енергия и се получава микроексплозия. Тези микроексплозии се поставят една до друга с огромна честота върху цялата зона на удара, като по този начин разкъсват тъканта. Лазерът работи като скалпел, само отвътре в тъканта. В момента хирурзите използват четири различни лазерни ефекта - термичен, механичен, фотохимичен и тъканно заваряване. Друга широка област на приложение на лазерите е диагностиката на голямо разнообразие от заболявания.
По-специално, използването на лазери е много популярно в офталмологията, където лазерният лъч се използва от десетилетия като минимално инвазивен и прецизен хирургически инструмент. Използва се при лечение на очни заболявания различни видовелазери с различни източници и дължини на вълните. Дължината на вълната на лазерното лъчение определя обхвата на приложение на лазера в офталмологията.
Например, аргонов лазер излъчва светлина в синия и зеления диапазон, което съответства на спектъра на поглъщане на хемоглобина. Това дава възможност за ефективно използване на аргонов лазер при лечение на съдови патологии: диабетна ретинопатия, тромбоза на ретиналната вена, ангиоматоза на Хипел-Линдау, болест на Коутс и др.; 70% от синьо-зеленото лъчение се абсорбира от меланина и се използва основно за повлияване на пигментни образувания. Криптонният лазер излъчва светлина в жълтия и червения диапазон, които се абсорбират максимално от пигментния епител и хориоидеята, без да причиняват увреждане на невралния слой на ретината, което е особено важно при коагулация на централните части на ретината.
Напоследък в клиничната практика са разработени редица операции с късимпулсен лазер - с продължителност на импулса 250, 300, 400 фемтосекунди. Тези операции са много ефективни и прецизни, тъй като колкото по-къс е пулсът, толкова по-малка е точката, към която трябва да се фокусира, и следователно по-малко инвазивни и травматични. Използвайки фемтосекундни лазери, лекарите извършват различни операции за корекция на зрението.
Друг клон на медицината, в който медицинското използване на лазерите придоби заслужена популярност, е урологията. Механичният ефект на лазера се проявява например при засягане на камъни в бъбреците, дори и най-опасните и сложни по форма. Използването на лазер води до фрагментиране на камъните и отстраняването им по време на минимално инвазивна хирургия.
Освен това с помощта на лазер могат да се отстранят мозъчни тумори и да се извършат много неврохирургични операции. В съвременната невроонкология се използват методи на лазерна микрохирургия, лазерна стереотаксия, лазерна ендоскопия и интерстициална лазерна термотерапия. Използването на неврохирургична лазерна технология позволява да се увеличи радикалността и да се намали травматичността на операцията при тумори, разположени в „критични” области на мозъка, засягащи жизненоважни и функционално значими части на мозъка, при условие че се лекуват съседните мозъчни структури щадящо и се запазва анатомичната и функционална цялост на мозъчните съдове.
Лазерните технологии са много популярни и бързо се развиват в козметологията и дерматологията. С помощта на лазерен лъч днес е възможно да се премахнат най-различни кожни дефекти, включително белези – както повърхностни, така и дълбоки. Това стимулира образуването на нов колаген, който прикрива белега. От друга страна, лазерната хирургия е и нов подход за унищожаване на повърхностни злокачествени и предракови лезии на кожата или лигавицата.
Съвременната медицина използва много постижения на науката и технологиите. Те помагат за навременното диагностициране на заболяванията и спомагат за успешното им лечение. Лекарите активно използват възможностите на лазерното лъчение в работата си. В зависимост от дължината на вълната, той може да има различни ефекти върху телесните тъкани. Поради това учените са изобретили много медицински многофункционални устройства, които се използват широко в клиничната практика. Нека обсъдим използването на лазери и радиация в медицината малко по-подробно.
Лазерната медицина се развива в три основни направления: хирургия, терапия и диагностика. Ефектът на лазерното лъчение върху тъканта се определя от обхвата на излъчване, дължината на вълната и фотонната енергия на емитера. Като цяло всички видове лазерни ефекти в медицината върху тялото могат да бъдат разделени на две групи
Лазерно лъчение с нисък интензитет;
- лазерно лъчение с висок интензитет.
Как влияе нискоинтензивното лазерно лъчение на тялото?
Излагането на такъв лазер може да предизвика промени в биофизичните и химичните процеси в тъканите на тялото. Също така, такава терапия води до промени в метаболизма ( метаболитни процеси) и неговото биоактивиране. Въздействието на нискоинтензивния лазер предизвиква морфологични и функционални промени в нервната тъкан.
Този ефект също така стимулира сърдечно-съдовата система и микроциркулацията.
Друг лазер с ниска интензивност повишава биологичната активност на клетъчните и тъканни елементи на кожата, което води до активиране на вътреклетъчните процеси в мускулите. Използването му ви позволява да стартирате редокс процеси.
Освен всичко друго, този метод на въздействие има положителен ефект върху цялостната стабилност на тялото.
Какъв терапевтичен ефект се постига чрез използване на лазерно лъчение с нисък интензитет?
Този метод на лечение помага за премахване на възпалението, намаляване на подуването, премахване на болката и активиране на процесите на регенерация. Освен това стимулира физиологичните функции и имунния отговор.
В какви случаи лекарите могат да използват лазерно лъчение с нисък интензитет?
Този метод на експозиция е показан за пациенти с остри и хронични възпалителни процеси с различна локализация, наранявания на меките тъкани, изгаряния, измръзване и кожни заболявания. Има смисъл да се използва при заболявания на периферната нервна система, заболявания на опорно-двигателния апарат и при много заболявания на сърцето и кръвоносните съдове.
Лазерното лъчение с ниска интензивност се използва и при лечение на дихателната система, храносмилателния тракт, пикочно-половата система, УНГ заболявания и нарушения на имунния статус.
Този метод на лечение се използва широко в стоматологията: за корекция на заболявания на лигавицата на устната кухина, пародонтални заболявания и TMJ (темпоромандибуларна става).
В допълнение, този лазер третира некариозни лезии, възникнали в твърдите тъкани на зъбите, кариес, пулпит и периодонтит, лицева болка, възпалителни лезии и наранявания на лицево-челюстната област.
Приложение на високоинтензивното лазерно лъчение в медицината
Високоинтензивното лазерно лъчение се използва най-често в хирургията и то в различни области. В края на краищата влиянието на лазерното лъчение с висока интензивност помага за разрязване на тъкан (действа като лазерен скалпел). Понякога се използва за постигане на антисептичен ефект, образуване на коагулационен филм и образуване на защитна бариера от агресивни влияния. В допълнение, такъв лазер може да се използва за заваряване на метални протези и различни ортодонтски устройства.
Как високоинтензивното лазерно лъчение влияе на тялото?
Този метод на експозиция причинява термични изгаряния на тъканите или води до тяхната коагулация. Предизвиква изпаряване, изгаряне или овъгляване на засегнатите участъци.
Когато се използва лазерна светлина с висок интензитет
Този метод на въздействие върху тялото се използва широко при извършване на различни хирургични интервенции в областта на урологията, гинекологията, офталмологията, отоларингологията, ортопедията, неврохирургията и др.
В същото време лазерната хирургия има много предимства:
Практически безкръвни операции;
- максимална асептичност (стерилност);
- минимални следоперативни усложнения;
- минимално въздействие върху съседните тъкани;
- кратък следоперативен период;
- висока прецизност;
- намаляване на вероятността от образуване на белези.
Лазерна диагностика
Този диагностичен метод е прогресивен и се развива. Тя ви позволява да идентифицирате много сериозни заболявания на ранен етап на развитие. Има доказателства, че лазерната диагностика помага при откриване на рак на кожата, костната тъкан и вътрешните органи. Използва се в офталмологията за откриване на катаракта и определяне на нейния стадий. В допълнение, този метод на изследване се практикува от хематолози, за да се изследват качествени и количествени промени в кръвните клетки.
Лазерът ефективно определя границите на здрави и патологични тъкани, може да се използва в комбинация с ендоскопско оборудване.
Използване на радиация в друга медицина
Лекарите широко използват различни видове радиация при лечението, диагностиката и профилактиката на различни състояния. За да научите за използването на радиация, просто следвайте интересуващите ви връзки:
Рентгенови лъчи в медицината
- радио вълни
- топлинни и йонизиращи лъчи
- ултравиолетово лъчение в медицината
- инфрачервено лъчение в медицината
