- •Е.А. Шахно физические основы применения лазеров в медицине
- •Оглавление
- •1. Обзор основных направлений применения
- •1.1. Лазерная диагностика
- •1.2. Лазерная терапия
- •1.3. Фотодинамическая терапия
- •1.4. Лазерная хирургия
- •1.5. Основные типы лазеров, применяющихся в медицине
- •2. Некоторые свойства биологических тканей
- •2.1. Оптические свойства ткани
- •2.2. Теплофизические свойства тканей
- •2.3. Оптический и термический перенос энергии
- •3. Основные явления, наблюдаемые при воздействии лазерного излучения на биоткань
- •3.1. Действие лазерного излучения на биологическую ткань в
- •3.2. Тепловые воздействия
- •3.3. Фотохимические воздействия
- •3.4. Нелинейные процессы
- •Фотоабляция
- •Оптический пробой
- •4.1. Тепловой механизм
- •4.2. Механизмы взрывного действия
- •4.3. Действие лазерного излучения уф диапазона на биологические ткани
- •4.4. Эффекты, сопутствующие абляции
- •5. Основы практического применения лазеров в хирургии
- •5.1. Основные принципы применения лазеров
- •В). Хирургия конечностей
- •5.2. Особенности течения раневого процесса после воздействия на ткань излучения хирургического лазера
- •Примеры применения лазеров в различных
- •6.1. Лазерные технологии в дерматологии
- •6.2. Лазерные технологии в стоматологии
- •6.3. Лазерные технологии в офтальмологии
- •6.4. Лазерные технологии в оториноларингологии
- •6.5. Лазерная терапия. Внутрисосудистое лазерное облучение крови
- •6.6. Лазерная сварка ткани
- •Кафедра лазерных технологий и экологического приборостроения
- •История кафедры лт и эп делится на
- •4 Разных периода:
- •1) Лазерное формирование многофункциональных зондов (мз) для зондовой микроскопии с целью создания универсальных зондовых микроскопов.
- •3) Наноструктурирование тонких металлических и полупроводниковых слоев.
- •4) Управление микрогеометрией, наношероховатостью и физико–химичекими свойствами поверхности материалов
- •2. Лаборатория лазерной очистки и реставрации произведений культуры и искусства (пкин) организована совместно с фирмой ооо «Мобильные лазерные системы».
1. Обзор основных направлений применения
ЛАЗЕРОВ В МЕДИЦИНЕ
В данном разделе мы лишь обозначим основные направления применения лазеров в медицине, не претендуя на полноту приведенного обзора.
1.1. Лазерная диагностика
В диагностике лазерное излучение может использоваться как вне организма (ex vivo), так и для прямого анализа органов и тканей пациента (in vivo). Приведем некоторые примеры применения лазеров в диагностике.
Применение еx vivo. Через тонкий кварцевый капилляр прокачивается специально обработанная кровь (см. рисунок 1). Излучение лазера направляется на прозрачный капилляр и вызывает флюоресценцию клеток крови. Флюоресцентное свечение улавливается чувствительными датчиками. Это свечение специфично для каждого типа клеток крови, проходящих поодиночке в области лазерной засветки. Поэтому имеется возможность подсчитать их количество в заданном объеме крови, а также получать с высокой точностью количественные показатели по каждому типу клеток. Этот принцип использован в приборе, который называется гемоцитометр. Производительность этого прибора в сотни раз превышает производительность анализа крови лаборантом традиционным способом. И точность, и объективность результатов также существенно выше.
Рисунок 1. Применение лазерного излучения для диагностики крови.
Еще более совершенным диагностическим лазерным анализатором является проточный флуориметр, в котором клетки перед прогоном через капилляр окрашиваются специальными красителями, так что появляется возможность не только исследовать отдельные типы, но и разновидности типов клеток крови. При этом возможен анализ не только клеток крови, но и любых других клеточных элементов, выделенных из любых тканей организма для диагностики.
Диагностика in vivo – новая и перспективная область лазерной медицины. Ее практическая реализация еще только начинается, и большинство исследований находятся в стадии экспериментальной разработки и испытаний. Рассмотрим некоторые примеры диагностики in vivo.
1. Луч CdNe лазера (УФ, λ =327 нм) пропускается через кварцевый световод по сосудистому катетеру и нацеливается на исследуемую ткань, например, сердечной мышцы. Флюоресцентное свечение ткани, происходящее в результате воздействия лазерного излучения, улавливается через тот же световод. По интенсивности флюоресцентного свечения можно судить о концентрации в ткани различных компонентов, определяющих ее жизнедеятельность.
Луч эксимерного XeCl лазера, λ=308 нм используется для удаления атеросклеротических бляшек в кровеносных сосудах. Диагностика заключается в том, что одновременно с обработкой производится анализ флюоресцентного излучения от бляшки, разрушающейся под действием излучения. Такой анализ позволяет выявить наличие отложений кальция, магния, а также липидов. Это дает возможность контролировать ход операции и судить об эффективности удаления этих компонентов из пораженного сосуда.
Лазерная диагностика может использоваться в других областях, в частности, в стоматологии для дифференциации кариогенного дентина зуба от нормального, лазерной диагностике глазного дна (исследование сосудистой системы), флюоресцентной ангиографии, голографической диагностике.
Лазерную диагностику часто называют методом оптической биопсии.
В последние годы интенсивно исследуются и разрабатываются методы оптической томографии. Различные методы оптической томографии, их особенности, возможности и перспективы подробно изложены в книге В.А.Серебрякова [7].