Введення
Світло використовувався для лікування різноманітних хвороб споконвіку. Стародавні греки і римляни часто В«Брали сонцеВ» як ліки. І список хвороб, які приписувалося лікувати світлом, був досить великий.
Справжній світанок фототерапії припав на 19 століття - з винаходом електричних ламп з'явилися нові можливості. В кінці XIX століття червоним світлом намагалися лікувати віспу і кір, поміщаючи пацієнта в спеціальну камеру з червоними випромінювачами. Також різні В«кольорові ванниВ» (тобто світло різних кольорів) успішно застосовувалися для лікування психічних захворювань. Причому лідируючу позицію в області світлолікування до початку двадцятого сторіччя займала Російська Імперія.
На початку шістдесятих років з'явилися перші лазерні медичні пристрої. Сьогодні лазерні технології застосовуються практично при будь-яких захворюваннях.
1. Фізичні основи застосування лазерної техніки в медицині
1.1 Принцип дії лазера
Основою лазерів служить явище індукованого випромінювання, існування якого було постульовано А. Ейнштейном в 1916 р. У квантових системах, що володіють дискретними рівнями енергії, існують три типи переходів між енергетичними станами: індуковані переходи, спонтанні переходи і безвипромінювальних релаксаційні переходи. Властивості індукованого випромінювання визначають когерентність випромінювання і посилення в квантовій електроніці. Спонтанне випромінювання обумовлює наявність шумів, служить затравочного поштовхом в процесі посилення і збудження коливань і разом з безвипромінювальних релаксаційним переходами відіграє важливу роль при отриманні та утриманні термодинамічно нерівноважного випромінюючого стану.
При індукованих переходах квантова система може переводитися з одного енергетичного стану в інший як з поглинанням енергії електромагнітного поля (перехід з нижнього енергетичного рівня на верхній), так і з випромінюванням електромагнітної енергії (Перехід з верхнього рівня на нижній). [1]
Світло поширюється в вигляді електромагнітної хвилі, в той час як енергія при випусканні випромінювання і поглинанні сконцентрована в світлові кванти, при цьому при взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною, як було показано Ейнштейном в 1917 р., разом з поглинанням і спонтанним випромінюванням виникає вимушене (індуковане) випромінювання, яке утворює основу для розробки лазерів.
Посилення електромагнітних хвиль за рахунок вимушеного випромінювання або ініціювання самозбуджується коливань електромагнітного випромінювання в діапазоні сантиметрових хвиль і тим самим створення приладу, названого Мазер (microwave amplification by stimulated emission of radiation), було реалізовано в 1954 р. За пропозицією (1958 р.) поширити цей принцип посилення на значно більш короткі світлові хвилі в 1960 р. був розроблений перший лазер (light amplification by stimulated emission of radiation). [2]
Лазер є джерелом світла, за допомогою якого може бути отримано когерентне електромагнітне випромінювання, яке відоме нам з радіотехніки та техніки надвисоких частот, а також в короткохвильовій, в особливості інфрачервоної та видимої, областях спектра.
1.2 Типи лазерів
Існуючі типи лазерів можна класифікувати за кількома ознаками. Перш за все за агрегатним Станом активного середовища: газові, рідинні, твердотілі. Кожен з цих великих класів розбивається на більш дрібні: за характерним особливостям активного середовища, типу накачування, способом створення інверсії і т.д. Наприклад, з твердотільних досить чітко виділяється обширний клас напівпровідникових лазерів, в яких найбільш широко використовується інжекційний накачування. Серед газових виділяють атомарні, іонні і молекулярні лазери. Особливе місце серед всіх інших лазерів займає лазер на вільних електронах, в основі роботи якого лежить класичний ефект генерації світла релятивістськими зарядженими частинками у вакуумі. [1]
1.3 Характеристики лазерного випромінювання
Випромінювання лазера відрізняється від випромінювання звичайних джерел світла наступними характеристиками:
- високою спектральною щільністю енергії;
- монохроматичністю;
- високою тимчасової і просторової когерентністю;
- високою стабільністю інтенсивності лазерного випромінювання в стаціонарному режимі;
- можливістю генерації дуже коротких світлових імпульсів.
Ці особливі властивості випромінювання лазера забезпечують йому найрізноманітніші застосування. Вони визначаються головним чином принципово відмінним від звичайних джерел світла процесом генерації випромінювання за рахунок вимушеного випромінювання.
Основними характеристиками лазера є: довжина хвилі, потужність і режим роботи, який буває безперервним або імпульсним.
Лазери знаходять широке застосування в медичній практиці і перш за все в хірургії, онкології, офтальмології, дерматології, стоматології та інших областях. Механізм взаємодії лазерного випромінювання з біологічним об'єктом ще вивчений не до кінця, але можна зазначити, що мають місце або теплові впливи, або резонансні взаємодії з клітинами тканин [2].
Лазерне лікування безпечно, воно дуже актуально для людей з алергією на медичні препарати.
2. Механізм взаємодії лазерного випромінювання з біотканин
2.1 Види взаємодії
Важливе для хірургії властивість лазерного випромінювання - здатність коагулировать кровенасищенную (Васкулярізована) біотканини.
В основному, коагуляція відбувається за рахунок поглинання кров'ю лазерного випромінювання, її сильного нагріву до скипання і утворення тромбів. Таким чином, поглинаючою мішенню при коагуляції можуть бути гемоглобін або водна складова крові. Це означає, що добре коагулировать біотканини буде випромінювання лазерів в області оранжево-зеленого спектра (КТР-лазер, на парах міді) і інфрачервоних лазерів (Неодимовий, гольміевий, ербіевий в склі, СО 2 -лазер).
Однак, при дуже високому поглинанні в биоткани, як, наприклад, у ербіевого гранатового лазера з довжиною хвилі 2,94 мкм, лазерне випромінювання поглинається на глибині 5 - 10 мкм і може взагалі не досягти об'єкта впливу - капіляра.
Хірургічні лазери діляться на дві великі групи: абляціонний (від лат. ablatio - В«відняттяВ»; в медицині - хірургічне видалення, ампутація) і неабляціонние лазери. Абляціонний лазери ближче до скальпелю. Необляціонние лазери діють за іншим принципом: після обробки якогось об'єкта, наприклад, бородавки, папіломи або гемангіоми , таким лазером, цей об'єкт залишається на місці, але через якийсь час у ньому проходить серія біологічних ефектів і він відмирає. На практиці це виглядає так: новоутворення муміфікуються, засихає і відпадає.
У хірургії застосовуються CO 2 -лазери безперервної дії. Принцип заснований на тепловому впливі. Переваги лазерної хірургії полягають у тому, що вона є безконтактною, практично безкровною, стерильною, локальної, дає гладке загоєння розсіченою тканини, а звідси хороші косметичні результати.
В онкології було відмічено, що лазерний промінь чинить руйнівну дію на пухлинні клітини. Механізм руйнування заснований на термічному ефекті, внаслідок якого виникає різниця температур між поверхневими і внутрішніми частинами об'єкта, що приводить до сильних динамічним ефектам і руйнування пухлинних клітин.
Сьогодні також дуже перспективно такий напрямок, як фотодинамічна терапія. З'являється безліч статей про клінічне застосування даного методу. Суть його полягає в тому, що в організм пацієнта вводять спеціальну речовину - фотосенсибілізатора . Ця речовина вибірково накопичується раковою пухлиною. Піс...
