9.2. Влияние лазерного излучения на биообъекты

Индуцированное излучение обладает следующими действиями:

1) термическим: заключается в том, что часть энергии электромагнитного поля переходит в теплоту. В биологической ткани поглощение происходит избирательно, так как входящие в состав тканей клетки, ферменты, гормоны и пигменты имеют различные показатели преломления и отражения света.

Так, максимум поглощения света в пигменте кожи приходится на красный диапазон света (0,65-0,75 мкм), то есть на диапазон излучения наиболее распространенных лазеров. Поражение ткани при помощи лазера сходно с ожогом. Вследствие термического эффекта происходит коагуляция белков, образование тромбов в венах, а при достаточной интенсивности облучения ткани разрушаются;

2) электрическими явлениями. При действии лазерного излучения на системы и молекулы вещества образуются электрические диполи, то есть наблюдается явление электрострипции. Так, при облучении печени хомяка лазерным излучением с энергией 250 Дж ее удельное электрическое сопротивление снижалось в 4 раза, а диэлектрическая проницаемость увеличивалась в 8 раз.

Доказано, что ионизация нарушает химические связи в молекулах, что приводит к изменению хода биологических процессов в связи с образованием свободных радикалов. Так, в водных растворах образуются радикалы ОН⁺ и НО₂^-, обладающие большой радиационной способностью. Образование свободных радикалов связано с патологическими процессами. Появление свободных радикалов при лазерном облучении считается сверхнежелательным эффектом;

3) ударный эффект. В местах падения лазерного луча в тканях возникает тепловое объемное расширение, вследствие чего появляются механические напряжения. В жидких компонентах клеток и тканей под действием резко возрастающего давления образуется ударная волна, которая распространяется во внутренних тканях и может распространяться, повреждая их без каких-либо внешних проявлений. Морские свинки гибнут при облучении (N=100 Дж).

9.3. Терапевтические лазерные приборы

В физиотерапевтической практике используют лазерное излучение низкоэнергетических характеристик: I=1…30 мВт/см². Доза за одну процедуру 40 Дж. Используются лазеры с активными средами и смеси He-Ne и полупроводникового арсенида галия. Примером может служить установка УФЛ. В данной установке имеется измеритель мощности, к которым относятся приборы поглотительного типа и измерители проходящей энергии. Приборы - измерители проходящей энергии основаны на явлении нелинейной поляризации кристаллов под действием излучения лазеров. Калориметрические методы измерения мощности и энергии излучения лазеров основаны на преобразовании энергии когерентного излучения в типовую энергию. У установки УФЛ-1 находят и второй тип измерителя мощности.

Излучение к объекту подводят с помощью зеркального световода. УФЛ-1 используется для лечения трофических язв, эрозии слизистых оболочек, ожогов и т.д.

В качестве второго примера можно привести прибор АПЛ-1, предназначенный для рефлексотерапии. Используется для лечения различного рода неврологий. Аппарат выполнен на базе He-Ne лазера с длиной волны 0,63 мм, N=0,6 мВт. Пятно излучения 1,5 мм.

В глазной клинике лазеры используются как для диагностики, так и для лечения, проведения хирургических операций. Установка СЮ-5 ЛОТ представляет оптико-электронную установку, которая обеспечивает формирование в поле зрения глаза пациента когерентные изображения на дисплее, которые изменяются по заданной программе. Прибор предназначен для лечения и диагностики косоглазия, астигматизма, катаракты и т.д. =0,6328 мкм.

Для хирургических целей в качестве скальпелей используют излучение СО₂ лазера с длиной волны 10,6 мкм, работающего в импульсном режиме с мощностью 100 Вт. Механизм действия основан на нагревании биоткани за счет сильного поглощения излучения. Получается разрыв и коагуляция ткани.

Влияние лазерного излучения на биообъект имеет множество аспектов, так как оптические свойства биологических тканей различны.

В физиотерапевтической практике используется главным образом низкоинтенсивное лазерное излучение. Во избежание тепловых ожогов необходимо контролировать дозу лазерного излучения, что осуществляется посредством различных измерителей мощности.

Для дозирования лазерного излучения используют реле времени отключающее излучение, а для измерения плотности мощности – дискретные ослабители излучения.