МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР НА ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

(CO₂-ЛАЗЕР).

СО₂-лазер принадлежит к числу ОКГ на разрядных газовых активных средах, возбуждаемых электрическим разрядом (за счет энергии электронов). СО₂-лазер позволяет получить высокую мощность генерации и непрерывном режиме (до 10 кВт) и характеризуется относительно высоким КПД (до 40%). Активная среда СО₂-лазера - газовая смесь, состоящая, главным образом, из двуокиси углерода и азота. Источник излучения - молекулы СО₂, излучающие на переходах между колебательными уровнями основного электронного состояния. Азот играет роль буферного газа, молекулы которого, легко возбуждаясь, резонансно передают энергию возбуждения молекулам СО₂.

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРОВ

В МЕДИЦИНЕ.

При взаимодействии лазерного излучения с биотканью происходят процессы отражения, поглощения и рассеяния света. Поверхность биологической ткани отражает от 20 до 50 % лазерного излучения. Энергия поглощенного лазерного излучения трансформируется в биологической ткани в другие виды энергии: тепловую, энергию излучения (люминесценции), электрическую (электрический ток) и т. д. Характер взаимодействия света с тканью зависит от свойств света (его спектрального состава, поляризации, интенсивности, степени когерентности и направления распространения), от свойств биологической ткани (ее внутренней структуры). Значительное влияние на процесс поглощения света в ткани способны оказывать внешние условия: температура, механическое давление, электрическое и магнитное поля.

Лазерного излучение способно разрушать слабые ионные и ион-дипольные связи в молекулах и комплексах и создавать свободные ионы.

В процессе поглощения лазерного излучения в биоткани возникает внутренний фотоэффект, увеличивается концентрация свободных носителей заряда, возрастает величина электропроводности. Если в приповерхностных слоях биообъектов поглощается больше фотонов, чем во внутренних, то при определенных условиях возникает фотоэлектродвижущая сила, направленная к поверхности. От поверхности вглубь ткани начинает протекать фототок, величина которого зависит от мощности излучения. Возрастание концентрации свободных носителей - электронов- косвенным образом влияет на величины диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости биоткани.

При совмесном воздействии на биоткань лазерного излучения и магнитного поля наблюдается эффект Кикоина-Носкова. На возникающий в ткани фототок, направленный перпендикулярно приложенному магнитному полю, действует магнитное поле, что приводит к образованию фотоэлектродвижущей силы в несколько десятков вольт. Возникающие приэтом ионы разносятся магнитным полем, не рекомбинируя, и выстраиваются в виде диполей вдоль силовых линий магнитного поля. В случае направления силовых линий магнитного поля вглубь биоткани, большая часть ионов и поляризованных молекул выстраиваются вглубь ткани, что существенно увеличивает глубину воздействия светового потока. Т. о. при совместном воздействии лазерного излучения и магнитного поля на ткань единицей объема ткани усваивается большее количество энергии. Эти данные лежат в основе методов магнитолазерной терапии.

В основе молекулярного механизма биологической активности низкоинтенсивного лазерного излучения лежат фотохимические эффекты взаимодействие излучения с биомолекумами и более сложными структурными компонентами клетки и явления, приводящие к изменению пространственной структуры макромолекул, мембран. Фотофизическая природа изменений пространственной структуры компонентов клетки заключается в переориентации отдельных упорядоченных анизотропных участков молекул и мембран (доменов). Предполагают, что данный эффект обусловлен не поглощением света, а вследствие действия вектора Е световой волны на индуцированный этой же световой волной интегральный диполь домена.

Существуют и иные точки зрения на механизм действия низкоинтенсивного лазерного излучения. Так, в красной области спектра, в области излучения полупроводниковых и газовых лазеров, лежит полоса поглощения фермента каталазы. Повышение активности каталазы в результате облучения облучения лазером положительно влияет на антиоксидантную систему организма с последующими физиологическими эффектами.

Механизм действия ИК-лазеров связан не столько с фотохимическими превращениями молекул, сколько с повышением амплитуды тепловых колебаний молекул биотканей. Так, ИК-излучение вызывает тепловое расширение цитоплазматической мембраны.

Согласно имеющимся данным, низкоинтенсивному лазерному излучению, присущи следующие терапевтические эффекты: трофикорегенераторный, противовоспалительный, противоотечный, анальгетический, иммунномодулирующий, десенсибилизирующий и бактерицидный. Лазеры используются при лечении деструктивных форм острого холецистита, хронических неспецифических заболеваний легких (бронхиты, пневмония, бронхиальная астма), остеоартроза, постравматической артропатии, трофической язвы, атеросклероза, язвенной болезни желудка, хронических гепатитов, а также в целях воздействия на метаболические и репаративные процессы для профилактики послеоперационных осложнений.

Наиболее распространенными способами облучения лазером являются чрескожное облучение участка тела (рана, рефлесогенная зона, биологически активная точка, полость рта и задней части глотки, область проекции внутреннего ограна) и внутривенное облучение крови пациента. Количествопроцедур варьируется от 2-5 до 10-15. Практикуется магнитолазерное облучение через 2-3 слоя марли или даже одежду пациента.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МЕДИЦИНЕ. ЛАЗЕРНАЯ ХИРУРГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА " РОМАШКА -1".

Высокоинтенсивное лазерное излучение используется для коагуляции ткани (например, в области глазного дна) и для проведения хирургических операций ( операций на печени, удалении опухолей и лечении гипертрофии простаты).

Установка “Ромашка -1” предназначена для проведения бескровных операций на внутренних органах и поверхностях тела острофокусированным лазерным лучом, а также для лечения инфицированных ран методом испарения гнойных некротических масс расфокусированным лазерным излучением. Она особенно эффективна при проведении желудочно-кишечных и нейрохирургических операций, при поверхностных операциях в ожоговой и гнойной хирургии.

Конструктивно установка выполнена в виде 3-х блоков: лазерно-оптического блока, блока питания и управления и дымоотсосного устройства. Она работает в ручном и автоматическом режиме.

Лазерно-оптический блок предназначен для получения и подвода лазерного излучения к объекту обработки. Он представляет собой вертикальную стойку, внутри которой установлены 4 углекислотных лазера ЛГ-25А ( l= 10, 6 мкм), работающих в непрерывном режиме. Юстировочные механизмы позволяют совместить их излучение в один пучок. Блок снабжен светопроводом, с помощью которого луч подводится непосредственно к зоне воздействия. Предусмотрены разнообразные перемещения оконечной части светопровода (манипулятора). Мощность излучения на выходе из него изменяется от 20 Вт до 80 Вт (в зависимости от количества работающих ОКГ), минимальный диаметр лазерного пучка составляет 1, 5 мм. Лазерно-оптический блок соединен высоковольтным кабелем с блоком питания и управления. Последний предназначен для преобразования сетевого напряжения в высоковольтное постоянное напряжение питания и запуска излучателей ЛГ-25А, а также для управления режимов работы установки.

Дымоотсосное устройство обеспечивает отсос продуктов взаимодействия лазерного излучения с биотканью.

Включение и выключение установки осуществляется специальной педалью.

Конструктивно установка учитывает специфику работы хирурга и обслуживающего персонала в операционной. Ее эксплуатация не создает помех для перемещения операционного осветителя, большая длина светопровода открывает свободный доступ к операционному столу со всех сторон участникам операции.

Механизм действия непрерывного инфракрасного лазерного излучения на биологические ткани состоит в их нагреве за счет поглощения ими энергии излучения и проявляется при разной степени нагрева в виде коагуляции (свертывания) тканевого белка и испарения биоткани. Степень нагрева зависит от плотности мощности лазерного луча W, которая определяется 2-мя факторами - мощностью установки N и диаметром лазерного пучка в зоне воздействия d, она равна отношению 4N/ pd². Как уже указывалось, мощность установки регулируется числом работающих углекислотных лазеров, диаметр пучка изменяется приближением манипулятора к объекту или удалением от него.

Расчеты показывают, что, например, при W = 2, 5 кВт/см², толщина слоя ткани, на который действует излучение СО₂-лазера, составляет 50 мкм. Высокая температура, достигающая в зоне воздействия нескольких сотен градусов, обеспечивает практически мгновенный нагрев и испарение вещества. Глубина разреза определяется продолжительностью экспозиции. Толщина слоя некротических изменений на стенках разреза составляет 200-600 мкм, это намного меньше, по сравнению с ранами, нанесёнными обычным скальпелем, электроножом или манипулятором криохирургического прибора.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 1011