2.2 Особливості лазерного взаємодії що за різних параметрах випромінювання

Для цілей хірургії промінь лазера має бути досить потужним, щоб нагріватибиоткань вище 50 - 70 °З, що зумовлює її коагуляції,резанию чииспарению. Тож у лазерну хірургію, говорячи про потужності лазерного випромінювання тієї чи іншої апарату, оперують цифрами, які позначають одиниці, десятки і сотні Вт.

Хірургічні лазери бувають як безперервні, і імпульсні, залежно від типу активної середовища. Умовно їх можна розділити втричі групи з рівню потужності.

1.Коагулирующие: 1 - 5 Вт.

2.Испаряющие і неглибоко ріжучі: 5 - 20 Вт.

3. Глибоко ріжучі: 20 - 100 Вт.

Кожен тип лазера насамперед характеризується довжиною хвиль випромінювання. Довжина хвилі виявляє міру поглинання лазерного випромінюваннябиотканью, отже, та глибину проникнення, і рівень нагріву як області хірургічного втручання, і оточуючої тканини.

З огляду на, що вода міститься практично переважають у всіх типахбиоткани, можна сказати, що з хірургії переважно використовувати такий тип лазера, випромінювання якого має коефіцієнт поглинання у питній воді понад десять див^-1 чи, що таке саме, глибина проникнення якого перевищує 1 мм.

Інші важливі характеристики хірургічних лазерів,  що визначають їх використання у медицині:

· потужність випромінювання;

· безперервний чи імпульсний режим роботи;

· здатністькоагулироватькровенасищеннуюбиоткань;

· можливість передачі випромінювання по оптичного волокну.

При вплив лазерного випромінювання набиоткань спочатку відбувається її нагрівання, та був вже випаровування. Для ефективного розрізуваннябиоткани потрібно швидке випаровування на місці розтину з одного боку, і мінімальний супутній нагрівання оточуючих тканин з іншого боку.

При однаковою середньої потужності випромінювання короткий імпульс нагріває тканину швидше, ніж безупинне випромінювання, і навіть поширення тепла до оточуючих тканинам мінімально. Але, якщо імпульси мають низьку частоту повторення (менш 5 гц), то безперервний розріз провести складно, це на перфорацію. Отже, лазер переважно повинен мати імпульсний режим роботи із частотою повторення імпульсів понад десять гц, а тривалість імпульсу - мінімально можливу щоб одержати високої пікової потужності.

Насправді оптимальна вихідна потужність для хірургії перебуває у діапазоні від 15 до 60 Вт залежно від довжини хвилі лазерного випромінювання та області застосування.

3. Перспективні лазерні методи у медицині й біології

Розвиток лазерної медицини йде з трьох основних гілкам: лазерна хірургія, лазерна терапія і лазерна діагностика. Унікальні властивості лазерного променя дозволяють виконувати раніше неможливі операції новими ефективними і мінімальноинвазивними методами.

Зростає інтерес до немедикаментозним методам лікування, включаючи фізіотерапію. Нерідко виникають ситуації, коли необхідно проводити назвати не однефизиопроцедуру, а кілька, і тоді пацієнтові припадати переходити з однієї кабіни до іншої, кілька разів вдягатися і роздягатися, що створює додаткові існують, та втрату часу.

Розмаїття методик терапевтичного впливу вимагає застосування лазерів з різними параметрами випромінювання. Для цього служать різні випромінюючі голівки, які містять чи кілька лазерів та електронний пристрій поєднання сигналів управління від базового блоку з лазером.

>Излучающие голівки поділяються на універсальні, дозволяють використовувати їх як зовнішньо, (з допомогою дзеркальних і магнітних насадок), івнутриполостно з допомогою спеціальних оптичних насадок; матричні, які мають велику площа випромінювання та застосовувані поверхово, і навіть спеціалізовані. Різні оптичні насадки дозволяють доставляти випромінювання до необхідної зоні впливу.

>Блочний принцип дозволяє застосовувати широкий, спектр лазерних і світлодіодних головок, які володіють різноманітними спектральними, просторово-тимчасовими і енергетичними характеристиками, що, своєю чергою, піднімає на якісно нового рівня лікування з допомогою сукупної реалізації різних методик лазерної терапії. Ефективність лікування визначається передусім ефективними методиками і апаратурою, що забезпечує реалізацію. Сучасні методики вимагають можливість вибору різних параметрів впливу (режим випромінювання, довжина хвилі, потужність) широтою діапазону. Апарат лазерної терапії (АЛТ) має забезпечити ці параметри, їх достовірний контроль і відображення разом із тим бути простою й зручним під управлінням.

CO₂-лазер, тобто. лазер, випромінюючої складової активної середовища якого є вуглекислий газCO₂, посідає особливе місце серед різноманіття існуючих лазерів. Цей лазер відрізняється насамперед із тим, що з нього характерні великийенергосъем, і високий ККД. У безупинному режимі отримані величезні потужності – кілька десятків кіловат, імпульсна потужність досягла рівня кількагигаватт, енергія імпульсу вимірюється вкилоджоулях. ККДCO₂-лазера (порядку 30%) перевершує ККД всіх лазерів. Частота прямування вимпульсно-периодическом режимі може становити кілька кілогерц.Длини хвиль випромінюванняCO₂-лазера перебувають у діапазоні 9-10мкм (>ИК-диапазон) і потрапляють у вікно прозорості атмосфери. Тому випромінюванняCO₂-лазера зручне інтенсивного на речовина. З іншого боку, в діапазон довжин випромінюванняCO₂-лазера потрапляють резонансні частоти поглинання багатьох молекул.

Цикл лазерної накачуванняCO₂-лазера в стаціонарних умовах виглядає так.Электрони плазми тліючого розряду збуджують молекули азоту, які передають енергію порушеннянесимметричному валентномуколебанию молекулCO₂, котрий володіє великим часом життя і є верхнім лазерним рівнем.Нижним лазерним рівнем зазвичай є перший збуджений рівень симетричного валентного коливання, сильно пов'язаний резонансом Фермі здеформационним коливанням і тому швидкорелаксирующий водночас коливанням в зіткнення з гелієм. Вочевидь, що хоча б канал релаксації ефективним у тому випадку, коли нижнім лазерним рівнем є другий збуджений рівеньдеформационной моди. Отже,CO₂-лазер – це лазер на суміші вуглекислого газу, азоту та гелію, деCO₂ забезпечує випромінювання, N₂ – накачування верхнього рівня, а He – спустошення нижнього рівня.

Продольная прокачування служить видалення продуктів дисоціації газової суміші в розряді. Охолодження робочого газу таких системах відбувається поза рахунок дифузії наохлаждаемую зовні стінку розрядної трубки. Істотною є теплопровідність матеріалу стінки. З цього погляду доцільно застосування труб з корундової (>Al₂>O₃) чи берилієвої (>BeO) керамік.

>Электроди роблять кільцевими, незагораживающими шлях до випромінюванню.Джоулево тепло виноситьсятеплопроводностью до стінок трубки, тобто. використовуєтьсядиффузионное охолодження. Глухе дзеркало роблять металевим, напівпрозоре – зNaCl,KCl,ZnSe,AsGa.

Альтернативоюдиффузионному служитьконвекционное охолодження. Робочий газ із швидкістюпродувают через область розряду, іджоулево тепло виноситься розрядом. Застосування швидкої прокачування дозволяє підняти щільностіенерговиделения іенергосъема.

>CO₂-лазер до медицини застосовується майже як «оптичний скальпель» для різання і випаровування переважають у всіх хірургічних операціях.Режущее дію сфальцьованого лазерного пучка грунтується на вибуховому випаровуванні всередині- івнеклеточной води у сфері фокусування, завдяки чому руйнується структура матеріалу. Руйнування тканини призводить до характерною формі країв рани. У вузько обмеженою області взаємодії температура 100 °З перевищується буде лише тоді, коли досягнуто зневоднення (>испарительное охолодження). Подальше підвищення призводить до видалення матеріалу шляхомобугливания чи випаровування тканини. У самі крайових зонах утворюється через поганий у випадку теплопровідності тонкенекротическое потовщення завтовшки 30 40мкм. З віддалі 300 600мкм не утворюється ушкодження тканини. У зоні коагуляції кровоносні судини діаметром до 0,5 1 мм спонтанно закриваються.

Хірургічні устрою з урахуваннямCO₂-лазера нині пропонуються у досить широкому асортименті. Наведення лазерного променя здебільшого здійснюється з допомогою системи шарнірно встановлених дзеркал (маніпулятора),оканчивающейся інструментом з умонтованим котра фокусує оптикою, яким хірург маніпулює воперируемой області.