Лазеры в медицине

Суть данной методики заключается в том, что возникающие при отражении лазерного излучения от шероховатой поверхности вторичные волны интерферируют между собой. В результате чего образуется картина темных и светлых пятен (спеклов), соответствующее расположение которых дает информацию о поверхности биообъекта (метод спеклоинтерферометрии).Голография. Используя данный метод возможно получение 3-мерного изображения объекта. В медицине, применение данного методадает возможность построения объемныхизображений внутренних полостей, таких как желудок, глаз и т. д.Рассеивание света. При прохождении узконаправленного лазерного излучения через прозрачный объект, например, стекло, происходит рассеивание светового пучка. Регистрация зависимости интенсивности рассеянного света позволяет определять такие свойства частиц среды как степень деформации частиц и их размеры (в пределах от 0,02 мкм до 300 мкм).При рассеивании святого пучкаполяризация света может изменяться, данное свойство используется в диагностике (поляризационная нефелометрия).Эффект Доплера. Данный метод в первую очередь, основан на измерении доплеровского сдвига частоты лазерного излучения. Эффект возникает при отражении света от движущихся в пространстве частиц (метод аненометрии). Данная методика используется для определения подвижности бактерий, скорости кровотока в сосудах, и т. д.Квазиупругое рассеяние.

Такое рассеяние обеспечивает незначительное изменение длины волны зондирующего лазерного излучения. Причина этого — изменение в процессе измерения рассеивающих свойств (конфигурации, конформации частиц). Временные изменения параметров рассеивающей поверхности проявляются в изменении спектра рассеяния по сравнению со спектром подающего излучения (спектр рассеяния либо уширяется, либо в нем появляются дополнительные максимумы). Такая методика дает информацию о меняющихся характеристиках рассеивателей: коэффициенте диффузии, скорости направленного транспорта, размерах. Так осуществляется диагностика макромолекул белков. Лазерная масс-спектроскопия.

Методика используется для исследования химического состава объекта. Мощные пучки лазерного излучения испаряют вещество с поверхности биообъекта. Пары подвергают масс-спектральному анализу, по результатам которого судят о составе вещества. Лазерный анализ крови. Лазерный луч, пропускаемый через узкий кварцевый капилляр, по которому прокачивается специально обработанная кровь, вызывает флуоресценцию ее клеток. Флуоресцентное свечение затем улавливается чувствительным датчиком.

Возникающее свечение строго специфично для каждого типа клеток, проходящих поодиночке через сечение лазерного луча. Подсчитывается общее число клеток в заданном объеме крови. Определяются точные количественные показатели по каждому типу клеток. Метод фоторазрушения. Данный метод актуален при исследовании поверхностного состава объекта. Мощные пучки лазерного излучения дают возможность брать микропробы с поверхности биообъектов путем испарения вещества и последующего масс-спектрального анализа этого пара. Использование лазерного излучения в терапии.

В терапии используются низкоинтенсивные лазеры (интенсивность 0,1−10 Вт/см2), дающие низкоинтенсивное излучение, которое не вызывает заметного деструктивного действия на ткани непосредственно во время процедуры облучения. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра эффекты облучения обусловлены фотохимическими реакциями и не отличаются от эффектов, вызываемых монохроматическим светом, полученным от обычных некогерентных источников. В этих случаях лазеры являются просто удобными монохроматическими источниками света, обеспечивающими точную локализацию и дозировку воздействия. К наиболее распространенным методам лазеротерапии относят: Терапия с помощью красного света.

Излучение Не-Ne лазера с длиной волны 632,8 нм используется с противовоспалительной с целью лечения ран, язв, ишемической болезни сердца. Возникающий лечебный эффект связан с влиянием света этой длины волны на пролиферативную активность клетки. Свет выступает в роли регулятора клеточного метаболизма. Терапия с помощью синего света. Лазерное излучение с длиной волны в синей области видимого света используется, например, для лечения желтухи новорожденных, связанной с резким возрастанием концентрации билирубина в организме, который имеет максимум поглощения в синей области. В случае облучения детей излучением такого диапазона, билирубин распадается, образуя при этом водорастворимые продукты. Лазерофизиотерапия -данный метод подразумевает использование лазерного излучения при сочетании с различными методами электрофизиотерапии.

Некоторые лазеры имеют магнитные насадки для сочетанного действия лазерного излучения и магнитного поля — магнитолазеротерапии. Примером такого лазера является магнито-инфракрасный лазерный терапевтический аппарат «Мильта».При сочетанном воздействии с лекарственными веществами, предварительно нанесенными на облучаемую зону, эффективность лазеротерапии увеличивается (лазерофорез).Фотодинамическая терапия опухолей. Фотодинамическая терапия (ФДТ) используется для удаления опухолей, которые доступны для облучения светом. Принцип действия ФДТ основан на применении локализующихся в опухолях фотосенсибилизаторов, которые повышают чувствительность тканей при ихпоследующем облучении видимым светом.

При данном виде терапии разрушение опухолей основано на следующих эффектах:

прямое фотохимическое уничтожение клеток опухоли; повреждение кровеносных сосудов опухоли, приводящее к ишемии и гибели опухоли; возникновение воспалительной реакции, способствующей мобилизации противоопухолевой иммунной защиты тканей организма. Для облучения опухолей, содержащих фотосенсибилизаторы, используется лазерное излучение с длиной волны 600−850 нм. В этой области спектра глубина проникновения света в биологические ткани максимальна. Данный метод терапии нашел свое применение при лечении опухолей кожи, внутренних органов: легких, пищевода (при этом к внутренним органам лазерное излучение доставляется с помощью световодов).Фотодинамическая терапия представляет новый и перспективный щадящий метод лечения рака без операций. Благодаря использованию этого метода излечены десятки тысяч больных, которым обычные общепринятые методы лечения рака были противопоказаны или оказались неэффективными. Его можно использовать при лечении как начальных стадий рака, так и далеко зашедших. Наиболее актуальным и достаточно эффективным оказалось применение ФДТ с использованием эндоскопической техники для лечения злокачественных новообразований внутренних органов, в том числе локализующихся в таких труднодоступных областях, как панкреатодуоденальная зона и общий желчный проток.

Возможности современной онкологии существенно расширились с появлением данного метода. Данный метод может использоваться в следующих случаях: При начальных стадиях рака ФДТ по радикальной программе, рассчитанной на полное излечение, применяется при раке кожи (обширном поверхностном, множественном, при «неудобных» локализациях на лице, ушных раковинах), при раке легкого, пищевода. Используется ФДТ в комбинированном и комплексном лечении с хирургическими и лучевыми методами при рецидивах рака кожи, нижней губы, языка, внутрикожных метастазах и рецидивах рака молочной железы на грудной стенке, при внутрикожных метастазах меланомы. При далеко зашедших опухолевых процессах трахеи, крупных бронхов, пищевода, кардинального отдела желудка ФДТ применяется с целью реканализации, что обеспечивает меньшее количество осложнений. Использование лазерного излучения в хирургии.

В хирургии высокоинтенсивные лазеры нашли свое применение для рассечения тканей, удаления патологических участков, остановки кровотечения, сваривания биотканей. С учетом длины волны излучения, интенсивности, а также определенной длительности воздействия представляется возможным получать различные хирургические эффекты. Так, например, для разрезания биологических тканей используется сфокусированный луч непрерывного СО2-лазера, имеющего длину волны λ = 10,6 мкм, мощность 2×103 Вт/см2.Применение лазерного луча в хирургии дает возможность обеспечить избирательное и контролируемое воздействие. Лазерная хирургия имеет ряд следующих преимуществ:

бесконтактность, что обеспечивает абсолютную стерильность;

селективность, которая позволяет путем выбора определенной длины волны разрушать патологические ткани дозированно, не затрагивая при этом здоровые окружающие ткани;

бескровность (за счет коагуляции белков);из-за высокой степени фокусировки луча обеспечивается возможность микрохирургических воздействий. Преимуществами лазерной хирургии являются:

сокращение времени проведения операции.

сокращение послеоперационного периода.

отсутствие кровотечения или минимальная кровоточивость при операции.

уменьшение риска образования послеоперационных шрамов и рубцов. Лазерный скальпель используется при проведении большого количества операций:

в брюшной полости (аппендэктомия, холецистэктомия, иссечение спаек, грыжесечение, резекция паренхиматозных органов и мн.др.).на трахеобронхиальном дереве (удаление трахеальных и бронхиальных свищей, реканализация обтюрирующих опухолей бронхов и трахеи).

в оториноларингологии (исправление носовой перегородки, аденэктомия, удаление рубцовых стенозов наружного слухового прохода, тимпанотомия, удаление полипов и др.).в урологии (удаление карцином, полипов, атеромы кожи мошонки).

в гинекологии (удаление кист, полипов, опухолей). Применяются лазеры и впластической хирургии. Все клиники, занимающиеся проведением такого ряда операций, оснащены лазерной аппаратурой. Проведение разрезов с помощью лазерного скальпеля позволяет избежать отеков, синяков, уменьшить риск инфицирования и развития осложнений. Лазеры в стоматологической хирургии применяются при проведении следующих операций: френэктомии, гингивэктомии, удалении капюшонов при перикоронарите, выполнении разрезов при установке имплантатов и других. Их применение позволяет уменьшать количество применяемых анестетиков, значительно уменьшать число послеоперационных отеков и осложнений, а также ускорить время заживления послеоперационных ран. Лазерная сварка тканей. Используется с целью соединения рассеченных тканей и представляет собой необходимый этап многих операций.

Разрушение пигментированных участков. Лазеры, работающие в импульсном режиме, используются для разрушения пигментированных участков. Данный метод, получивший название фототермолиз, применяется для лечения ангиом, татуировок, склеротических бляшек в кровеносных сосудах и т. п.Лазерная эндоскопия. Важным моментом в оперативной хирургии, совершим переворот является лазерная эндоскопия. В целях избежания открытых операций, лазерное излучение доставляют к месту воздействия, используя волоконно-оптические световоды, позволяющие подводить лазерное излучение к биотканям внутренних полых органов. При этом значительно снижается риск инфицирования и возникновения послеоперационных осложнений. Лазерный пробой. Данная методика применяется в сочетании со световодами для удаления бляшек в сосудах, камней в желчном пузыре и почках. Применяются короткоимпульсные лазеры. Лазеры в офтальмологии. Применение лазеров в офтальмологии в настоящий момент времени обеспечивает выполнение бескровных операций, исключая нарушение целостности глазного яблока.

позволяет выполнять бескровные оперативные вмешательства без нарушения целостности глазного яблока. Примерами подобных операций являются следующие: операции на стекловидном теле; приваривание отслоившейся сетчатки; лечение глаукомы путем «прокалывания» лазерным лучом отверстий (диаметром 50÷100 мкм) для оттока внутриглазной жидкости. Послойная абляция тканей роговицы применяется при коррекции зрения.

Заключение

.

Лазерные технологии на современном этапе развития медицины очень актуальны и в своем использовании затрагивают практически все основные направления медицинской деятельности, включающие диагностику, терапию заболеваний и хирургическое лечение. Важным направлением развития является появление фотодинамической терапии, активно разрабатываемой и используемой в онкологии как в качестве самостоятельного метода, так и в комплексе с другими видами лечения. Актуальным в перспективе развития данного направления является создание новых фоточувствительных соединений, лазеров и систем доставки, как лазеров, так и фоточувствительных соединений. Не менее важным в последнее десятилетие является направление эстетической стоматологии, в котором разработанные лазерные технологии с успехом применяются для косметологической коррекции врождённых и приобретённых нарушений в челюстно-лицевой области, а не только для реставрации зубочелюстной системы. Возможность использования лазеров изучается во многих областях медицины, например, в урологии (для дробления камней в мочевом пузыре), анастезиологии, гематологии, судебной медицине и других. Так, отоларингологи, изучив влияние лучей лазера на ухо, горло и нос, полагают, что лазерная терапия может найти свое применение при лечении некоторых опухолей ушной раковины и наружного уха, рта, гортани и трахеи, а в дальнейшем, возможно, и других заболеваний. Исследуется также влияние лучей лазера на кровь и процессы ее свертывания, на костную ткань, жизнедеятельность и процессы размножения микроорганизмов, на активность различных ферментов и мн. др. Имеются интересные сообщения о возможности использования лазера для микрофотографирования внутренних полостей, когда с использованием тонкого световода, который расположен внутри сердечного катетера, освещают внутренние полости работающего сердца и производят скоростную киносъемку!

В этом случае лазер уже выступает в роли осветительного устройства. В подобных случаях лазер играет роль своеобразного осветительного устройства. С самых разнообразных точек зрения в течение последних лет оценивают возможности лазерных технологий биологии и медицины. Одним из самых актуальных направлений развития остается изучение воздействия лучей лазера — этого «микрохирургического инструмента» — на хромосомы и другие составные элементы различных клеток, что открывает совершенно новые перспективы в области генетики. Существуют предположения, что проведение подобного рода исследований поможет в дальнейшем при изучении проблемы происхождения и развития наследственных болезней и, в конечном счете, в решении проблемы рака и многих других заболеваний. Недаром специалисты по изучению клеток (цитологи) видят в лазере новый и ценный инструмент для изучения строения и функции как самих клеток, так и отдельных их частей.

Список литературы

Анисимов С.И., Б. С. Лукъянчук Избранные задачи теории лазерной абляции // Успехи физических наук. — 2002. — № 127. — С.

301. Вейко В. П. Лазерные микро- и нанотехнологии в микроэлектронике — Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2011. — 141 с. Васильев Н. Е. Лазерная медицина.

2000. Т. 3 (3−4). С.16- 20.

Волкова А.С., Лощенов В. П., Ершова Е. Н. Лазерные и информационные технологии в медицине XXI века: материалы Междунар. конф. СПб., 2001. С.

414. Грибковский В. П. Полупроводниковые лазеры: Учеб. пособие по спец. &#.

171;Радиофизика и электроника". — Мн.: Университетское, 2005.— 304 с. Делоне И. Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом: курс лекций. — М.:Наука, 2003. — 280с. 8. Гоголева Н. Г. Применение лазеров в науке технике медицине.

СПб.: Издательство Спб.

ГЭТУ «ЛЭТИ», 2007. — 80 с. Серебряков В. А. Опорный конспект лекций по курсу «Лазерные технологии в медицине» СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. — 226 с.

Странадко Е.Ф. Экспериментально-клиническая разработка метода лазерной фотодинамической терапии зло-качественных опухолей с использованием отечественных фотосенсибилизаторов первого и второго поколения // Лазер маркет. 2004. № 11−12. С. 20−26.Толстых П. Г., Корабоев У. А., Дуванский В. С. и др.

Лазерные и информационные технологии в медицине XXI века: материалы Междунар. конф. СПб., 2001. С. 449−460.Шахно Е. А. Физические основы применения лазеров в медицине.

— СПб: НИУ ИТМО, 2012. — 129 с.

A ckerman D. A. et al. T.

elecommunication lasers / I. P. K aminow, T. L i.

— М.: Optical fiber telecommunications IV A, 2002. — С. 288.