Raggio laser in medicina. Laser nella medicina moderna

L'uso dei laser in medicina è fondamentalmente diverso dalle numerose altre aree di applicazione tecnologica dei laser. Le tecnologie mediche laser si distinguono per il loro orientamento umanistico. Se il problema della salute è abbastanza acuto per la persona stessa o per la persona amata, allora i problemi della medicina diventano incommensurabilmente più importanti di qualsiasi altro problema.

Le tecnologie mediche laser si distinguono per la loro versatilità, complessità e diversità. La medicina laser include l'effetto della radiazione laser su varie parti del corpo: pelle, ossa, muscoli, tessuto adiposo, tendini, organi interni, occhi, tessuti dentali, ecc. Ciascuno di essi, a sua volta, ha una struttura complessa. Quindi in un dente, smalto, dentina e polpa possono essere considerati separatamente. Nella pelle - lo strato corneo, l'epidermide, il derma. Tutti questi tessuti hanno proprietà proprie, sia ottiche (caratteristiche spettrali, coefficiente di riflessione, profondità di penetrazione della radiazione) che termofisiche (conducibilità termica, diffusività termica, capacità termica), diverse dalle proprietà di altri tessuti biologici. Pertanto, anche la natura dell'effetto della radiazione laser su di essi è diversa. Di conseguenza, in ogni caso, è necessario scegliere i singoli parametri della modalità di irradiazione: lunghezza d'onda, durata dell'esposizione, potenza, frequenza di ripetizione dell'impulso, ecc. Una forte differenza nelle proprietà dei tessuti biologici rende possibili effetti specifici, ad esempio effetti percutanei sui tessuti patologici (irradiazione dei tessuti sottocutanei senza danni significativi alla pelle).

Ogni tessuto, per sua natura biologica, è eterogeneo e presenta una microstruttura complessa. La composizione dei tessuti molli include una quantità significativa di acqua. Le ossa sono costituite da vari minerali. Una conseguenza di ciò è il fatto che l'effetto delle radiazioni sui tessuti, in particolare distruttivo, chirurgico, per diversi tessuti e lunghezze d'onda delle radiazioni differisce non solo quantitativamente, ma anche qualitativamente. Ciò significa che esistono diversi meccanismi completamente diversi per la rimozione dei tessuti biologici: coagulazione termica ea bassa energia seguita da riassorbimento, meccanismi esplosivi e ablazione "a freddo".

È interessante notare che per l'attuazione di un effetto terapeutico su una certa parte del corpo, l'effetto laser può essere diretto a un oggetto completamente diverso. Qui, la terapia laser è indicativa, quando l'irradiazione di sangue, punti speciali o proiezioni di organi sulla pelle umana (zone Zakharyin-Ged), il piede o il palmo, l'area della colonna vertebrale colpisce gli organi interni, che sono molto distanti dall'area di influenza e l'intero organismo nel suo insieme.

Inoltre, poiché il corpo è un tutto unico, l'effetto dell'impatto dura molto a lungo dopo che è terminato. Dopo la chirurgia laser, la reazione del corpo continua per giorni, settimane e persino mesi.

Questa complessità e complessità della medicina laser la rende molto interessante per la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie.

Perché la radiazione laser è così ampiamente utilizzata in medicina? Le caratteristiche principali della radiazione laser applicata alla medicina laser sono:

• - direttività, monocromaticità, coerenza, che determinano la possibilità di localizzazione energetica,
• - un'ampia gamma spettrale dei laser esistenti (questo è particolarmente importante quando l'assorbimento è di natura risonante),
• - la capacità di controllare la durata dell'esposizione su un'ampia gamma (i laser esistenti forniscono la durata dell'esposizione dalla gamma dei femtosecondi all'esposizione continua),
• - la possibilità di un cambiamento graduale in un'ampia gamma di intensità di esposizione,
• - la possibilità di modificare le caratteristiche di frequenza dell'impatto,
• - ampie possibilità di controllo del processo ottico, inclusa la possibilità di organizzare il feedback,
• - un'ampia gamma di meccanismi d'azione: termici, fotochimici, puramente biofisici, chimici,
• - facilità di erogazione delle radiazioni,
• - la possibilità di esposizione senza contatto, che garantisce la sterilità,
• - la possibilità di eseguire operazioni senza sangue associate all'effetto termico e, di conseguenza, di coagulazione delle radiazioni.

Pertanto, il laser sembra essere uno strumento eccezionalmente preciso, versatile e facile da usare e ha un grande potenziale per applicazioni mediche in futuro.

Il principio di funzionamento del laser

Il diagramma schematico del funzionamento di qualsiasi emettitore laser può essere rappresentato come segue (Fig. 1).

Riso. 1.

La struttura di ciascuno di essi comprende un'asta cilindrica con una sostanza funzionante, alle cui estremità sono presenti degli specchi, uno dei quali ha una piccola permeabilità. Nelle immediate vicinanze del cilindro con la sostanza di lavoro è presente una lampada flash, che può essere parallela all'asta o circondarla a serpentina. È noto che nei corpi riscaldati, ad esempio, in una lampada a incandescenza, si verifica una radiazione spontanea, in cui ogni atomo della sostanza si irradia a modo suo e, quindi, ci sono flussi di onde luminose dirette caoticamente l'una rispetto all'altra. L'emettitore laser utilizza la cosiddetta emissione stimolata, che differisce dall'emissione spontanea e si verifica quando un atomo eccitato viene attaccato da un quanto di luce. Il fotone emesso in questo caso è assolutamente identico in tutte le caratteristiche elettromagnetiche a quello primario che ha attaccato l'atomo eccitato. Di conseguenza, ci sono già due fotoni con la stessa lunghezza d'onda, frequenza, ampiezza, direzione di propagazione e polarizzazione. È facile immaginare che nel mezzo attivo ci sia un aumento simile a una valanga del numero di fotoni che copiano il fotone "seme" primario in tutti i parametri e formano un flusso luminoso unidirezionale. La sostanza di lavoro agisce come tale mezzo attivo nell'emettitore laser e l'eccitazione dei suoi atomi (pompaggio laser) avviene a causa dell'energia della lampada flash. Flussi di fotoni, la cui direzione di propagazione è perpendicolare al piano degli specchi, riflettendosi dalla loro superficie, passano ripetutamente avanti e indietro attraverso la sostanza di lavoro, provocando reazioni sempre più simili a valanghe a catena. Poiché uno degli specchi è parzialmente trasparente, alcuni dei fotoni prodotti fuoriescono sotto forma di un raggio laser visibile.

Pertanto, una caratteristica distintiva della radiazione laser è la monocromaticità, la coerenza e l'elevata polarizzazione delle onde elettromagnetiche nel flusso luminoso. La monocromaticità è caratterizzata dalla presenza nello spettro di una sorgente di fotoni prevalentemente di una lunghezza d'onda, la coerenza è la sincronizzazione nel tempo e nello spazio delle onde luminose monocromatiche. L'alta polarizzazione è un cambiamento regolare nella direzione e nella grandezza del vettore di radiazione in un piano perpendicolare al raggio di luce. Cioè, i fotoni in un flusso di luce laser non hanno solo la costanza di lunghezze d'onda, frequenze e ampiezze, ma anche la stessa direzione di propagazione e polarizzazione. Mentre la luce ordinaria è costituita da particelle dissimili che volano casualmente. Per confronto, possiamo dire che c'è la stessa differenza tra la luce emessa da un laser e una normale lampada a incandescenza come tra il suono di un diapason e il rumore della strada.

L'uso del laser in odontoiatria

In odontoiatria, la radiazione laser ha saldamente occupato una nicchia abbastanza ampia. Presso il Dipartimento di odontoiatria ortopedica dell'Università medica statale bielorussa, sono in corso lavori per studiare le possibilità di utilizzo della radiazione laser, che copre sia gli aspetti fisioterapico che chirurgici dell'azione del laser sugli organi e sui tessuti della regione maxillo-facciale, e l'applicazione tecnologica dei laser nelle fasi di fabbricazione e riparazione di protesi e dispositivi.

LASER in medicina

Laser - un dispositivo per produrre fasci stretti di energia luminosa ad alta intensità. I laser sono stati creati nel 1960, URSS) e C. Towns (USA), che per questa scoperta hanno ricevuto il premio Nobel nel 1964. Esistono vari tipi di laser: gas, liquidi e che lavorano su solidi. La radiazione laser può essere continua e pulsata.

Il termine “laser” stesso è un'abbreviazione dell'inglese “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, ovvero “amplificazione della luce mediante emissione stimolata”. È noto dalla fisica che "un laser è una sorgente di radiazione elettromagnetica coerente risultante dall'emissione stimolata di fotoni da parte di un mezzo attivo situato in un risonatore ottico." La radiazione laser è caratterizzata da monocromaticità, alta densità e ordine del flusso di luce L'energia e la radiazione determinano la varietà di applicazioni dei sistemi laser.

I laser sono entrati in medicina alla fine degli anni '60. Ben presto si formarono tre direzioni della medicina laser, la cui differenza era determinata dalla potenza del flusso di luce laser (e, di conseguenza, dal tipo del suo effetto biologico). Le radiazioni a bassa potenza (mW) sono utilizzate principalmente nella terapia del sangue, a media potenza (W) in endoscopia e terapia fotodinamica di tumori maligni e ad alto W) in chirurgia e cosmetologia. L'applicazione chirurgica dei laser (i cosiddetti “bisturi laser”) si basa sull'azione meccanica diretta di radiazioni ad alta intensità, che consentono di tagliare e “saldare” i tessuti. Lo stesso effetto è alla base dell'uso dei laser in cosmetologia e medicina estetica (negli ultimi anni, insieme all'odontoiatria, uno dei settori più redditizi della sanità). Tuttavia, i biologi sono più interessati al fenomeno dell'effetto terapeutico dei laser. È noto che l'esposizione al laser a bassa intensità porta a effetti positivi come aumento del tono, resistenza allo stress, miglioramento del funzionamento del sistema nervoso e immunitario endocrino, eliminazione dei processi ischemici, guarigione delle ulcere croniche e molti altri... Terapia laser è certamente molto efficace, ma, sorprendentemente, non c'è ancora una chiara comprensione dei suoi meccanismi biologici! Gli scienziati stanno ancora solo sviluppando modelli per spiegare questo fenomeno. Pertanto, è noto che la radiazione laser a bassa intensità (LILI) influisce sul potenziale proliferativo delle cellule (vale a dire, stimola la loro divisione e sviluppo). Si ritiene che la ragione di ciò sia nei cambiamenti di temperatura locali, che possono stimolare i processi di biosintesi nei tessuti. LILI rafforza anche i sistemi di difesa antiossidante del corpo (mentre le radiazioni ad alta intensità, al contrario, portano alla massiccia comparsa di specie reattive dell'ossigeno). Molto probabilmente, sono questi processi che spiegano l'effetto terapeutico di LILI. Ma, come già accennato, esiste un altro tipo di terapia laser: la cosiddetta. terapia fotodinamica utilizzata per combattere i tumori maligni. Si basa sull'uso di fotosensibilizzatori scoperti negli anni '60 - sostanze specifiche che possono accumularsi selettivamente nelle cellule (principalmente cellule tumorali). Quando l'irradiazione laser di media potenza, la molecola fotosensibilizzante assorbe l'energia luminosa, entra in una forma attiva e provoca una serie di processi distruttivi nella cellula tumorale. Pertanto, i mitocondri (strutture energetiche intracellulari) vengono danneggiati, il metabolismo dell'ossigeno cambia in modo significativo, il che porta alla comparsa di un'enorme quantità di radicali liberi. Infine, il forte riscaldamento dell'acqua all'interno della cellula provoca la distruzione delle sue strutture di membrana (in particolare, la membrana cellulare esterna). Tutto ciò alla fine porta alla morte intensiva delle cellule tumorali. La terapia fotodinamica è un campo relativamente nuovo della medicina laser (si è sviluppato dalla metà degli anni '80) e non è ancora così popolare come, ad esempio, la chirurgia laser o l'oftalmologia, ma ora gli oncologi ripongono le loro principali speranze.

In generale, possiamo dire che la laserterapia oggi è una delle branche della medicina che si stanno sviluppando più dinamicamente. E, sorprendentemente, non solo tradizionale. Alcuni degli effetti terapeutici dei laser si spiegano più facilmente con la presenza nel corpo di sistemi di canali e punti energetici utilizzati nell'agopuntura. Ci sono casi in cui il trattamento laser locale di singoli tessuti ha causato cambiamenti positivi in ​​​​altre parti del corpo. Gli scienziati devono ancora rispondere a molte domande relative alle proprietà curative della radiazione laser, che apriranno sicuramente nuove prospettive per lo sviluppo della medicina nel 21 ° secolo.

Il principio di funzionamento di un raggio laser si basa sul fatto che l'energia di un raggio di luce focalizzato aumenta bruscamente la temperatura nell'area irradiata e provoca la coagulazione (coagulazione) del blog. tessuti. Caratteristiche del biologico le azioni della radiazione laser dipendono dal tipo di laser, dalla potenza dell'energia, dalla sua natura, struttura e biologico. ;zoystvo tessuti irradiati. Uno stretto raggio di luce ad alta potenza consente di eseguire la fotocoagulazione di un'area di tessuto strettamente definita in una frazione di secondo. I tessuti circostanti non sono interessati. Oltre alla coagulazione, biologica tessuto, ad alta potenza di radiazione, la sua distruzione esplosiva è possibile anche dall'impatto di una sorta di onda d'urto, che si forma a seguito della transizione istantanea del fluido tissutale in uno stato gassoso sotto l'influenza dell'alta temperatura. Il tipo di tessuti, la colorazione nx (pigmentazione), lo spessore, la densità, il grado di riempimento di materia ematica. Maggiore è la potenza della radiazione laser, più profonda penetra e più forte è il suo effetto.

I primi a utilizzare i laser per curare i pazienti furono gli oculisti che li usarono per coagulare la retina durante il suo distacco e rottura (), nonché per distruggere piccoli tumori intraoculari e creare ottiche. buchi negli occhi con cataratta secondaria. Inoltre, un raggio laser distrugge piccoli tumori superficiali, coagula patologici. formazioni sulla superficie della pelle (macchie di pigmento, tumori vascolari, ecc.). La radiazione laser è utilizzata anche nella diagnostica. scopi per lo studio dei vasi sanguigni, la fotografia degli organi interni, ecc. Dal 1970, il raggio laser ha iniziato ad essere utilizzato in chirurgia. operazioni come un "bisturi leggero" per la dissezione dei tessuti corporei.

In medicina, i laser sono usati come bisturi senza sangue, utilizzati nel trattamento delle malattie oftalmiche (cataratta, distacco di retina, correzione della visione laser, ecc.). Sono anche ampiamente utilizzati in cosmetologia (epilazione laser, trattamento di difetti della pelle vascolari e pigmentati, peeling laser, rimozione di tatuaggi e macchie senili).

Tipi di laser chirurgici

Nella chirurgia laser vengono utilizzati laser sufficientemente potenti, operanti in modalità continua o pulsata, in grado di riscaldare fortemente il tessuto biologico, che porta al suo taglio o evaporazione.

I laser prendono solitamente il nome dal tipo di mezzo attivo che genera la radiazione laser. I più noti nella chirurgia laser sono il laser al neodimio e il laser ad anidride carbonica (o laser CO2).

Alcuni altri tipi di laser ad alta energia utilizzati in medicina, di norma, hanno le proprie aree di applicazione ristrette. Ad esempio, in oftalmologia, i laser ad eccimeri vengono utilizzati per vaporizzare con precisione la superficie della cornea dell'occhio.

In cosmetologia, i laser KTP, i laser a colorante e ai vapori di rame vengono utilizzati per eliminare i difetti della pelle vascolari e pigmentati e i laser ad alessandrite e rubino vengono utilizzati per la depilazione.

CO2 - laser

Il laser ad anidride carbonica è il primo laser chirurgico utilizzato attivamente dagli anni '70 ad oggi.

L'elevato assorbimento in acqua e composti organici (profondità di penetrazione tipica 0,1 mm) rende il laser CO2 adatto a un'ampia gamma di interventi chirurgici, tra cui ginecologia, otorinolaringoiatria, chirurgia generale, dermatologia, plastica cutanea e chirurgia estetica.

L'effetto superficiale del laser consente di asportare il tessuto biologico senza ustioni profonde. Ciò rende anche il laser CO2 sicuro per gli occhi, poiché la radiazione non passa attraverso la cornea e il cristallino.

Certo, un potente raggio direzionale può danneggiare la cornea, ma per proteggersi è sufficiente avere normali occhiali di vetro o di plastica.

Lo svantaggio della lunghezza d'onda di 10 µm è che è molto difficile realizzare una fibra ottica adatta con una buona trasmissione. E finora la soluzione migliore è il braccio articolato a specchio, sebbene si tratti di un dispositivo piuttosto costoso, difficile da allineare e sensibile a urti e vibrazioni.

Un altro svantaggio del laser CO2 è il suo funzionamento continuo. In chirurgia, per un taglio efficace, è necessario far evaporare rapidamente il tessuto biologico senza riscaldare i tessuti circostanti, il che richiede un'elevata potenza di picco, ovvero una modalità pulsata. Oggi, nei laser CO2, viene utilizzata a tale scopo la cosiddetta modalità "superpulse" (superpulse), in cui la radiazione laser ha la forma di una raffica di impulsi brevi, ma 2-3 volte più potenti rispetto alla potenza media di un laser cw.

laser al neodimio

Il laser al neodimio è il tipo più comune di laser a stato solido sia nell'industria che nella medicina.

Il suo mezzo attivo - un cristallo di granato di ittrio e alluminio attivato da ioni di neodimio Nd:YAG - consente di ottenere potenti radiazioni nel vicino infrarosso a una lunghezza d'onda di 1,06 μm in quasi tutte le modalità operative con elevata efficienza e con la possibilità di fibra radiazione in uscita.

Pertanto, dopo i laser a CO2, i laser al neodimio sono entrati in medicina sia per scopi chirurgici che terapeutici.

La profondità di penetrazione di tale radiazione in un tessuto biologico è di 6 - 8 mm e dipende fortemente dal suo tipo. Ciò significa che per ottenere lo stesso effetto di taglio o vaporizzazione di un laser CO2, il neodimio richiede una potenza di radiazione molte volte superiore. E in secondo luogo, vi è un danno significativo ai tessuti sottostanti e circostanti la ferita laser, che influisce negativamente sulla sua guarigione postoperatoria, causando varie complicazioni tipiche di una reazione da ustione: cicatrici, stenosi, stenosi, ecc.

Il campo preferito di applicazione chirurgica del laser al neodimio è la coagulazione volumetrica e profonda in urologia, ginecologia, tumori oncologici, emorragie interne, ecc., sia in interventi a cielo aperto che endoscopici.

È importante ricordare che la radiazione laser al neodimio è invisibile e pericolosa per gli occhi anche a piccole dosi di radiazione diffusa.

L'utilizzo di uno speciale cristallo non lineare KTP (potassio-titanio-fosfato) in un laser al neodimio permette di raddoppiare la frequenza della luce emessa dal laser. Il laser KTP così ottenuto, emettendo nella regione verde visibile dello spettro alla lunghezza d'onda di 532 nm, ha la capacità di coagulare efficacemente i tessuti saturi di sangue ed è utilizzato in chirurgia vascolare ed estetica.

Laser ad olmio

Un cristallo di granato ittrio alluminio attivato da ioni olmio, Ho:YAG, è in grado di generare radiazioni laser a una lunghezza d'onda di 2,1 μm, che è ben assorbita dal tessuto biologico. La profondità della sua penetrazione nel tessuto biologico è di circa 0,4 mm, cioè è paragonabile a un laser CO2. Pertanto, il laser ad olmio presenta tutti i vantaggi di un laser CO2 in relazione alla chirurgia.

Ma la radiazione laser a olmio da due micron allo stesso tempo passa bene attraverso la fibra ottica al quarzo, il che consente di utilizzarla per una comoda erogazione di radiazioni al sito chirurgico. Ciò è particolarmente importante, in particolare, per le operazioni endoscopiche minimamente invasive.

La radiazione laser all'olmio coagula bene i vasi fino a 0,5 mm di dimensione, che è abbastanza sufficiente per la maggior parte degli interventi chirurgici. La radiazione di due micron, inoltre, è abbastanza sicura per gli occhi.

Parametri di uscita tipici di un laser ad olmio: potenza di uscita media W, energia di radiazione massima - fino a 6 J, frequenza di ripetizione dell'impulso - fino a 40 Hz, durata dell'impulso - circa 500 μs.

La combinazione di parametri fisici della radiazione laser ad olmio si è rivelata ottimale ai fini della chirurgia, il che le ha permesso di trovare numerose applicazioni in vari campi della medicina.

Laser all'erbio

Il laser all'erbio (Er:YAG) ha una lunghezza d'onda di 2,94 micron (intervallo IR medio). Modalità operativa - impulso.

La profondità di penetrazione della radiazione laser all'erbio nel tessuto biologico non è superiore a 0,05 mm (50 μm), ovvero il suo assorbimento è ancora parecchie volte superiore a quello del laser CO2 e ha un effetto esclusivamente superficiale.

Tali parametri praticamente non consentono la coagulazione del tessuto biologico.

Le principali aree di applicazione del laser ad erbio in medicina:

Micro-resurfacing della pelle

Perforazione della pelle per prelievo di sangue,

Evaporazione dei tessuti duri del dente,

Evaporazione della superficie della cornea dell'occhio per correggere l'ipermetropia.

La radiazione laser all'erbio non è pericolosa per gli occhi, come un laser CO2, e non esiste nemmeno uno strumento in fibra affidabile ed economico per questo.

laser a diodi

Attualmente esiste un'intera gamma di laser a diodi con un'ampia gamma di lunghezze d'onda da 0,6 a 3 μm e parametri di radiazione. I principali vantaggi dei laser a diodi sono l'elevata efficienza (fino al 60%), le dimensioni ridotte e la lunga durata (oltre 10.000 ore).

La potenza di uscita tipica di un singolo diodo raramente supera 1 W in modalità continua e l'energia dell'impulso non supera 1 - 5 mJ.

Per ottenere una potenza sufficiente per la chirurgia, i singoli diodi vengono combinati in gruppi costituiti da 10 a 100 elementi disposti in linea, oppure a ciascun diodo vengono attaccate fibre sottili, che vengono assemblate in un fascio. Tali laser compositi consentono di ottenere una radiazione continua di 50 W o più a una lunghezza d'onda di nm, attualmente utilizzata in ginecologia, oftalmologia, cosmetologia, ecc.

La modalità operativa principale dei laser a diodi è continua, il che ne limita l'uso nella chirurgia laser. Quando si tenta di implementare una modalità di funzionamento a superimpulsi, impulsi troppo lunghi (dell'ordine di 0,1 s) alle lunghezze d'onda di generazione dei laser a diodi nella gamma del vicino infrarosso rischiano di causare un riscaldamento eccessivo e la conseguente infiammazione da ustione dei tessuti circostanti.

In medicina, i laser hanno trovato la loro applicazione sotto forma di bisturi laser. Il suo utilizzo per le operazioni chirurgiche è determinato dalle seguenti proprietà:

Produce un'incisione relativamente esangue, poiché contemporaneamente alla dissezione dei tessuti, coagula i bordi della ferita "fermentando" vasi sanguigni non troppo grandi;

Il bisturi laser differisce in una costanza delle proprietà taglianti. Colpire un oggetto duro (come un osso) non disabilita il bisturi. Per un bisturi meccanico, questa situazione sarebbe fatale;

Il raggio laser, grazie alla sua trasparenza, permette al chirurgo di vedere la zona operata. La lama di un normale bisturi, così come la lama di un coltello elettrico, blocca sempre in una certa misura il campo di lavoro del chirurgo;

Il raggio laser taglia il tessuto a distanza senza alcun effetto meccanico sul tessuto;

Il bisturi laser fornisce una sterilità assoluta, perché solo la radiazione interagisce con il tessuto;

Il raggio laser agisce rigorosamente localmente, l'evaporazione dei tessuti avviene solo nel punto focale. Le aree di tessuto adiacenti vengono danneggiate molto meno rispetto a quando si utilizza un bisturi meccanico;

Come ha dimostrato la pratica clinica, una ferita da bisturi laser quasi non fa male e guarisce più velocemente.

L'uso pratico dei laser in chirurgia è iniziato in URSS nel 1966 presso l'Istituto AV Vishnevsky. Il bisturi laser è stato utilizzato nelle operazioni sugli organi interni del torace e delle cavità addominali. Attualmente, gli interventi di chirurgia plastica della pelle, gli interventi chirurgici all'esofago, allo stomaco, all'intestino, ai reni, al fegato, alla milza e ad altri organi vengono eseguiti con un raggio laser. È molto allettante eseguire operazioni utilizzando un laser su organi contenenti un gran numero di vasi sanguigni, ad esempio sul cuore, sul fegato.

Gli strumenti laser sono particolarmente utilizzati nella chirurgia oculare. L'occhio, come sai, è un organo dalla struttura molto fine. Nella chirurgia oculare, l'accuratezza e la velocità delle manipolazioni sono particolarmente importanti. Inoltre, si è scoperto che con la corretta selezione della frequenza della radiazione laser, passa liberamente attraverso i tessuti trasparenti dell'occhio, senza esercitare alcun effetto su di essi. Ciò consente di eseguire operazioni sulla lente dell'occhio e sul fondo senza eseguire alcuna incisione. Attualmente si stanno eseguendo con successo operazioni per rimuovere il cristallino facendolo evaporare con un impulso molto breve e potente. In questo caso, non vi è alcun danno ai tessuti circostanti, il che accelera il processo di guarigione, che dura letteralmente poche ore. A sua volta, questo facilita notevolmente il successivo impianto di una lente artificiale. Un'altra operazione padroneggiata con successo è la saldatura di una retina distaccata.

I laser sono usati con successo nel trattamento di malattie oculari comuni come la miopia e l'ipermetropia. Una delle cause di queste malattie è un cambiamento dovuto a qualsiasi motivo nella configurazione della cornea dell'occhio. Con l'aiuto di irradiazioni corneali dosate in modo molto preciso con radiazioni laser, è possibile correggerne i difetti, ripristinando la visione normale.

È difficile sopravvalutare l'importanza dell'uso della terapia laser nel trattamento di numerosi tumori causati dalla divisione incontrollata di cellule mutate. Focalizzando accuratamente il raggio laser su un ammasso di cellule tumorali, è possibile distruggere completamente questi ammassi senza danneggiare le cellule sane.

Una varietà di sonde laser è ampiamente utilizzata nella diagnosi di malattie di vari organi interni, specialmente nei casi in cui l'uso di altri metodi è impossibile o molto difficile.

A scopo terapeutico viene utilizzata la radiazione laser a bassa energia. La terapia laser si basa su una combinazione dell'impatto sul corpo della radiazione pulsata a banda larga del vicino infrarosso insieme a un campo magnetico costante. L'effetto terapeutico (curativo) della radiazione laser con un organismo vivente si basa su reazioni fotofisiche e fotochimiche. A livello cellulare, in risposta all'azione della radiazione laser, l'attività energetica delle membrane cellulari cambia, l'apparato nucleare delle cellule del sistema DNA-RNA-proteine ​​viene attivato e, di conseguenza, aumenta il potenziale bioenergetico delle cellule. La reazione a livello del corpo nel suo insieme si esprime nelle manifestazioni cliniche. Questi sono effetti analgesici, antinfiammatori e antiedematosi, miglioramento della microcircolazione non solo nei tessuti irradiati, ma anche nei tessuti circostanti, accelerazione della guarigione del tessuto danneggiato, stimolazione dei fattori di difesa immunitaria generale e locale, riduzione della colecistite in il sangue, effetto batteriostatico.

LASER(abbreviazione dalle lettere iniziali dell'inglese. Amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni - amplificazione della luce mediante emissione stimolata; sin. generatore di quantistica ottica) è un dispositivo tecnico che emette radiazioni elettromagnetiche focalizzate sotto forma di un raggio nell'intervallo dall'infrarosso all'ultravioletto, che ha una grande energia ed effetto biologico. L. furono creati nel 1955 da N. G. Basov, A. M. Prokhorov (URSS) e C. Townes (Ch. Townes, USA), che ricevettero il Premio Nobel nel 1964 per questa invenzione.

Le parti principali di L. sono il fluido di lavoro, o mezzo attivo, la lampada di pompaggio, il risonatore a specchio (Fig. 1). La radiazione laser può essere continua e pulsata. I laser a semiconduttore possono funzionare in entrambe le modalità. Come risultato di un forte lampo di luce della lampada della pompa, gli elettroni della sostanza attiva passano da uno stato di quiescenza a uno eccitato. Agendo l'uno sull'altro, creano una valanga di fotoni di luce. Riflessi da schermi risonanti, questi fotoni, attraversando uno schermo a specchio traslucido, escono come uno stretto raggio di luce monocromatico ad alta energia.

Il fluido di lavoro di L. può essere solido (cristalli di rubino artificiale con l'aggiunta di cromo, alcuni sali di tungsteno e molibdeno to-t, vari tipi di vetri con una miscela di neodimio e alcuni altri elementi, ecc.), liquido (piridina, benzene, toluene, bromonaftalene, nitrobenzene ecc.), gassoso (una miscela di elio e neon, elio e vapori di cadmio, argon, krypton, anidride carbonica, ecc.).

Per trasferire gli atomi del corpo di lavoro in uno stato eccitato, puoi usare la radiazione luminosa, un flusso di elettroni, un flusso di particelle radioattive, chem. reazione.

Se immaginiamo il mezzo attivo come un cristallo di un rubino artificiale con una mescolanza di cromo, le cui estremità parallele sono disegnate sotto forma di uno specchio con riflessione interna e una di esse è traslucida, e questo cristallo è illuminato con un potente lampo di una lampada a pompa, quindi a seguito di una luce così potente o, come viene comunemente chiamato , pompaggio ottico, un numero maggiore di atomi di cromo entrerà in uno stato eccitato.

Tornando allo stato fondamentale, l'atomo di cromo emette spontaneamente un fotone che si scontra con l'atomo di cromo eccitato, eliminandone un altro fotone. Questi fotoni, incontrandosi a loro volta con altri atomi di cromo eccitati, eliminano nuovamente i fotoni e questo processo cresce come una valanga. Il flusso di fotoni, ripetutamente riflesso dalle estremità dello specchio, aumenta fino a quando la densità di energia della radiazione raggiunge il valore limite sufficiente per superare uno specchio semitrasparente ed esplode sotto forma di un impulso di radiazione monocromatica coerente (rigorosamente diretta), la cui lunghezza d'onda è 694 .3 nm e una durata dell'impulso di 0,5-1,0 ms con energia da frazioni a centinaia di joule.

L'energia di un lampo di L. può essere stimata utilizzando il seguente esempio: la densità di energia totale sullo spettro sulla superficie del Sole è di 10 4 W / cm 2 e un raggio focalizzato da L. con una potenza di 1 MW crea un'intensità di radiazione al fuoco fino a 10 13 W / cm 2.

La monocromaticità, la coerenza, un piccolo angolo di divergenza del raggio, la possibilità di focalizzazione ottica consentono di ottenere un'elevata concentrazione di energia.

Il raggio focalizzato L. può essere diretto verso l'area in diversi micron. Ciò raggiunge una concentrazione colossale di energia e crea una temperatura estremamente elevata nell'oggetto dell'irradiazione. La radiazione laser scioglie l'acciaio e il diamante, distrugge qualsiasi materiale.

Dispositivi laser e loro campi di applicazione

Le proprietà speciali della radiazione laser - alta direttività, coerenza e monocromaticità - aprono praticamente grandi opportunità per la sua applicazione in vari campi della scienza, della tecnologia e della medicina.

Per il miele. vengono utilizzate varie L., la cui potenza di radiazione è determinata dai compiti del trattamento chirurgico o terapeutico. A seconda dell'intensità dell'irradiazione e delle caratteristiche della sua interazione con diversi tessuti, si ottengono gli effetti di coagulazione, estirpazione, stimolazione e rigenerazione. In chirurgia, oncologia, oftalmologia e pratica vengono utilizzati laser con una potenza di decine di watt e per ottenere effetti stimolanti e antinfiammatori vengono utilizzati laser con una potenza di decine di milliwatt.

Con l'aiuto di L. puoi trasmettere contemporaneamente un numero enorme di conversazioni telefoniche, comunicare sia sulla terra che nello spazio e localizzare i corpi celesti.

La piccola divergenza del raggio L. consente di utilizzarli nella pratica del rilevamento minerario, nella costruzione di grandi strutture ingegneristiche, per l'atterraggio di aerei e nell'ingegneria meccanica. I laser a gas vengono utilizzati per ottenere immagini tridimensionali (olografia). Vari tipi di telemetri laser sono ampiamente utilizzati nella pratica geodetica. L. sono utilizzati in meteorologia, per controllare l'inquinamento ambientale, nella misurazione e nella tecnologia informatica, nella costruzione di strumenti, per l'elaborazione dimensionale di circuiti microelettronici e per l'iniziazione di sostanze chimiche. reazioni, ecc.

Nella tecnologia laser vengono utilizzati sia laser a stato solido che laser a gas ad azione pulsata e continua. Per il taglio, la foratura e la saldatura di vari materiali ad alta resistenza - acciai, leghe, diamanti, pietre per orologi - laser ad anidride carbonica (LUND-100, TILU-1, Impulse), azoto (Signal-3), rubino (LUCH- 1M, K-ZM, LUCH-1 P, SU-1), su vetro al neodimio (Kvant-9, Korund-1, SLS-10, Kizil), ecc. La maggior parte dei processi di tecnologia laser utilizza l'effetto termico della luce causato dalla sua materiale trattato ad assorbimento. I sistemi ottici vengono utilizzati per aumentare la densità del flusso di radiazioni e localizzare la zona di trattamento. Le caratteristiche della tecnologia laser sono le seguenti: elevata densità di energia di radiazione nella zona di trattamento, che fornisce l'effetto termico necessario in breve tempo; la località della radiazione agente, per la possibilità della sua focalizzazione, e fasci luminosi di diametro estremamente ridotto; piccola zona interessata dal calore fornita dall'esposizione a breve termine alle radiazioni; la possibilità di condurre il processo in qualsiasi ambiente trasparente, attraverso le finestre technol. telecamere, ecc.

La potenza di radiazione dei laser utilizzati per gli strumenti di controllo e misurazione dei sistemi di guida e comunicazione è bassa, dell'ordine di 1-80 mW. Per la ricerca sperimentale (misurazione delle portate dei liquidi, studio dei cristalli, ecc.), vengono utilizzati potenti laser che generano radiazioni in modalità pulsata con una potenza di picco da kilowatt a ettowatt e una durata dell'impulso di 10 -9 -10 -4 sec. Per la lavorazione dei materiali (taglio, saldatura, perforazione di fori, ecc.) vengono utilizzati diversi laser con una potenza di uscita da 1 a 1.000 watt o più.

I dispositivi laser aumentano notevolmente l'efficienza del lavoro. Pertanto, il taglio laser offre risparmi significativi nelle materie prime, la punzonatura istantanea di fori in qualsiasi materiale facilita il lavoro di un trapano, il metodo laser per la produzione di microcircuiti migliora la qualità dei prodotti, ecc. Si può sostenere che L. è diventato uno dei gli strumenti più comuni utilizzati per scopi scientifici, tecnici e medici. obiettivi.

Il meccanismo di azione di un raggio laser su biol, tessuti è basato che l'energia di un raggio leggero alza bruscamente la temperatura in un piccolo sito di un corpo. La temperatura nel luogo irradiato, secondo Minton (J. P. Minton), può salire fino a 394 °, e quindi l'area patologicamente alterata brucia ed evapora istantaneamente. In questo caso, l'effetto termico sui tessuti circostanti si estende per una distanza molto breve, poiché l'ampiezza del fascio di radiazione focalizzata monocromatica diretta è pari a

0,01 mm. Sotto l'influenza della radiazione laser, si verifica non solo la coagulazione delle proteine ​​\u200b\u200bdei tessuti viventi, ma anche la sua distruzione esplosiva dall'azione di una sorta di onda d'urto. Questa onda d'urto si forma a causa del fatto che ad alta temperatura il fluido tissutale passa istantaneamente allo stato gassoso. Le caratteristiche biol, le azioni dipendono da lunghezza d'onda, durata di impulsi, potere, energia di radiazione laser, e anche da struttura e proprietà dei tessuti irradiati. La colorazione (pigmentazione), lo spessore, la densità, il grado di riempimento di sangue di tessuti, il loro fiziol, una condizione e un'esistenza in loro patol, cambia materia. Maggiore è la potenza della radiazione laser, più profonda penetra e più forte agisce.

Negli studi sperimentali è stata studiata l'influenza della radiazione luminosa di varie gamme su cellule, tessuti e organi (pelle, muscoli, ossa, organi interni, ecc.). i risultati to-rogo differiscono dalle influenze termiche e del raggio. Dopo l'impatto diretto della radiazione laser su tessuti e organi, in essi compaiono lesioni limitate di varie aree e profondità, a seconda della natura del tessuto o dell'organo. A gistol, studiando dei tessuti e dei corpi esposti a L., in essi è possibile definire tre zone morfol, cambiamenti: una zona di necrosi coagulativa superficiale; area di emorragia ed edema; zona di alterazioni cellulari distrofiche e necrobiotiche.

Laser in medicina

Lo sviluppo di laser pulsati, nonché laser ad azione continua, in grado di generare radiazioni luminose ad alta densità energetica, ha creato le condizioni per l'uso diffuso dei laser in medicina. Entro la fine degli anni '70. 20 ° secolo l'irradiazione laser iniziò ad essere utilizzata per la diagnosi e il trattamento in vari campi della medicina: chirurgia (tra cui traumatologia, chirurgia cardiovascolare, addominale, neurochirurgia, ecc.)> oncologia, oftalmologia, odontoiatria. Va sottolineato che l'oftalmologo sovietico Accademico dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS M. M. Krasnov è il fondatore dei moderni metodi di microchirurgia laser dell'occhio. Ci sono state prospettive per l'uso pratico di L. in terapia, fisioterapia, ecc. Studi spettrochimici e molecolari di biol, gli oggetti sono già strettamente collegati allo sviluppo della spettroscopia di emissione laser, assorbimento e spettrofotometria fluorescente utilizzando L. sintonizzabile in frequenza, laser spettroscopia di diffusione Raman della luce. Questi metodi, insieme ad un aumento della sensibilità e dell'accuratezza delle misurazioni, riducono i tempi di analisi, che ha fornito una forte espansione dell'ambito della ricerca per la diagnosi delle malattie professionali, il controllo dell'uso di farmaci, nel campo di medicina legale, ecc. In combinazione con fibre ottiche, i metodi di spettroscopia laser possono essere utilizzati per la transilluminazione della cavità toracica, l'esame dei vasi sanguigni, la fotografia degli organi interni per studiarne le funzioni, le funzioni e il rilevamento dei tumori.

Studio e identificazione di grandi molecole (DNA, RNA, ecc.) E virus, immunolo, ricerche, studio di cinetica e biolo, attività di microrganismi, microcircolazione in vasi sanguigni, misurazione di velocità di flussi biolo, liquidi - gli scopi principali di metodi della spettrometria laser Rayleigh e Doppler, metodi espressi ad alta sensibilità che consentono misure a concentrazioni estremamente basse delle particelle in studio. Con l'aiuto di L. viene eseguita un'analisi microspettrale dei tessuti, guidata dalla natura della sostanza evaporata sotto l'azione delle radiazioni.

Dosimetria della radiazione laser

In relazione alle fluttuazioni della potenza del corpo attivo di L., in particolare gas (ad esempio elio-neon), durante il loro funzionamento, nonché in conformità con i requisiti di sicurezza, il controllo dosimetrico viene sistematicamente effettuato utilizzando speciali dosimetri calibrati secondo ai misuratori di potenza di riferimento standard, in particolare del tipo IMO-2, e certificati dal servizio metrologico statale. La dosimetria permette di definire dosi terapeutiche efficaci e densità di potenza che causano biol, efficienza di radiazione laser.

Laser in chirurgia

Il primo campo di applicazione di L. in medicina fu la chirurgia.

Indicazioni

La capacità del raggio laser di sezionare i tessuti ha permesso di introdurlo nella pratica chirurgica. L'effetto battericida, le proprietà coagulanti di un "bisturi laser" hanno costituito la base per la sua applicazione durante le operazioni in corso - kish. tratto, organi parenchimali, durante operazioni neurochirurgiche, in pazienti che soffrono di aumento del sanguinamento (emofilia, malattia da radiazioni, ecc.).

L'elio-neon e l'anidride carbonica L. sono utilizzati con successo per alcune malattie e lesioni chirurgiche: ferite e ulcere infette che non guariscono a lungo, ustioni, endarterite obliterante, artrosi deformante, fratture, autotrapianto della pelle su superfici ustionate, ascessi e flemmone di tessuti molli, ecc. Le unità laser "Scalpel" e "Pulsar" sono progettate per tagliare ossa e tessuti molli. È stato stabilito che la radiazione di L. stimola i processi di rigenerazione modificando la durata delle fasi del decorso del processo della ferita. Ad esempio, dopo aver aperto gli ascessi e trattato le pareti delle cavità di L., il tempo di guarigione della ferita è significativamente ridotto rispetto ad altri metodi di trattamento riducendo l'infezione della superficie della ferita, accelerando la pulizia della ferita da masse purulente-necrotiche e la formazione di granulazioni e l'epitelizzazione. Gistol e cytol, gli studi hanno mostrato un aumento dei processi riparativi a causa di un aumento della sintesi di RNA e DNA nel citoplasma dei fibroblasti e del contenuto di glicogeno nel citoplasma dei leucociti neutrofili e dei macrofagi, una diminuzione del numero di microrganismi e del numero di associazioni microbiche nella secrezione della ferita, diminuzione del biolo, attività dello stafilococco aureo patogeno.

Metodologia

La lesione (ferita, ulcera, superficie ustionata, ecc.) È suddivisa condizionatamente in campi. Ogni campo viene irradiato con L. di bassa potenza (10-20 mW) giornalmente o ogni 1-2 giorni per 5-10 minuti. Il corso del trattamento è di 15-25 sessioni. Se necessario, dopo 25-30 giorni, puoi condurre un secondo corso; di solito non vengono ripetuti più di 3 volte.

Laser in oncologia

Nel 1963-1965 in URSS e SETA sono stati condotti esperimenti su animali, che hanno dimostrato che i tumori trapiantabili possono essere distrutti dalle radiazioni di L.. Nel 1969 a Ying-quei problemi di oncologia dell'Accademia delle scienze della SSR ucraina (Kiev) è stato aperto il primo dipartimento di terapia laser onkol, un profilo, dotato di un'installazione speciale, con l'aiuto di un taglio, pazienti con pelle i tumori sono stati trattati (Fig. 2). In futuro, sono stati fatti tentativi per diffondere la terapia laser per tumori e altre localizzazioni.

Indicazioni

L. è utilizzato nel trattamento dei tumori cutanei benigni e maligni, nonché di alcune condizioni precancerose degli organi genitali femminili. L'impatto sui tumori localizzati in profondità di solito richiede la loro esposizione, perché quando passa attraverso i tessuti, la radiazione laser è significativamente indebolita. A causa del più intenso assorbimento della luce, i tumori pigmentati - melanomi, emangiomi, nevi pigmentati, ecc. - sono più facilmente suscettibili alla terapia laser rispetto a quelli non pigmentati (Fig. 3). Sono in fase di sviluppo metodi per l'uso di L. per il trattamento di tumori di altri organi (laringe, genitali, ghiandola mammaria, ecc.).

Controindicazione all'uso di L. sono tumori situati vicino agli occhi (a causa del rischio di danni all'organo della vista).

Metodologia

Esistono due metodi per applicare L.: l'irradiazione del tumore ai fini della necrosi e la sua escissione. Quando si esegue il trattamento per provocare la necrosi tumorale, viene eseguito quanto segue: 1) trattamento dell'oggetto con piccole dosi di radiazioni, sotto l'azione del quale il sito del tumore viene distrutto e il resto diventa gradualmente necrotico; 2) irraggiamento con dosi elevate (da 300 a 800 j/cm2); 3) irradiazione multipla, con conseguente morte totale del tumore. Nel trattamento della necrotizzazione, l'irradiazione dei tumori della pelle inizia dalla periferia, spostandosi gradualmente verso il centro, catturando solitamente una striscia di confine di tessuti normali larga 1,0-1,5 cm È necessario irradiare l'intera massa del tumore, poiché non- le aree irradiate sono fonte di ripresa della crescita. La quantità di energia di radiazione è determinata dal tipo di laser (impulso o azione continua), dalla regione spettrale e da altri parametri di radiazione, nonché dalle caratteristiche del tumore (pigmentazione, dimensione, densità, ecc.). Nel trattamento di tumori non pigmentati, possono essere introdotti in essi composti colorati che migliorano l'assorbimento delle radiazioni e la distruzione del tumore. A causa della necrosi tissutale, si forma una crosta nera o grigio scuro nel sito del tumore della pelle, che scompare dopo 2-6 settimane. (figura 4).

Quando il tumore viene asportato con un laser, si ottiene un buon effetto emostatico e asettico. Il metodo è in fase di sviluppo.

risultati

L. qualsiasi tumore accessibile alle radiazioni può essere distrutto. In questo caso non ci sono effetti collaterali, in particolare nel sistema ematopoietico, che consente di trattare pazienti anziani, pazienti debilitati e bambini piccoli. Con i tumori pigmentati, solo le cellule tumorali vengono distrutte selettivamente, il che garantisce un effetto parsimonioso e risultati esteticamente favorevoli. La radiazione può essere focalizzata con precisione e, pertanto, l'interferenza è strettamente localizzata. L'effetto emostatico della radiazione laser consente di limitare la perdita di sangue). Un risultato positivo nel trattamento del cancro della pelle, secondo le osservazioni di 5 anni, è stato notato nel 97% dei casi (Fig. 5).

Complicazioni: carbonizzazione

tessuto durante la dissezione.

Laser in oftalmologia

I tradizionali laser a impulsi non modulati (di solito su un rubino) sono stati utilizzati fino agli anni '70. per la cauterizzazione sul fondo, ad esempio, per formare un'adesione corioretinica nel trattamento e nella prevenzione del distacco di retina, con piccoli tumori, ecc. ) un raggio di luce.

Negli anni '70. in oftalmologia sono stati applicati con successo nuovi tipi di L. (tsvetn. fig. 1 e 2): gas L. ad azione costante, L. modulato con impulsi "giganti" (L. "freddo"), L. su coloranti e un certo numero di altri. Ha notevolmente ampliato l'area un cuneo, le applicazioni di L. su un occhio - l'intervento attivo sulle coperture interne di un occhio senza aprire la sua cavità è diventato possibile.

Il cuneo, l'oftalmologia laser rappresenta l'importanza pratica grande in seguito ad aree.

1. È noto che le malattie vascolari del fondo emergono (e in diversi paesi sono già emerse) al primo posto tra le cause di cecità incurabile. Tra questi è diffusa la retinopatia diabetica, che si sviluppa in quasi tutti i pazienti diabetici con una durata della malattia di 17-20 anni.

I pazienti di solito perdono la vista a causa di ripetute emorragie intraoculari da vasi neoformati patologicamente alterati. Con l'ausilio di un raggio laser (i migliori risultati sono dati dal gas, ad esempio argon, L. ad azione costante), vengono sottoposti sia vasi alterati con zone di stravaso, sia zone di vasi neoformati, particolarmente soggetti a rottura alla coagulazione. Un risultato positivo, che dura per un certo numero di anni, si osserva in circa il 50% dei pazienti. Solitamente aree della retina coagulate e non interessate, che non hanno funzioni primarie, valori (coagulazione panretinica).

2. Anche la trombosi dei vasi retinici (soprattutto le vene) divenne disponibile per dirigere la deposizione. effetti solo con l'uso di L. La coagulazione laser favorisce l'attivazione della circolazione sanguigna e l'ossigenazione nella retina, la riduzione o l'eliminazione dell'edema retinico trofico, che senza trattamento. l'esposizione di solito finisce con cambiamenti irreversibili severi (tsvetn. il fico. 7-9).

3. La degenerazione di una retina, particolarmente in uno stadio di uno stravaso, in alcuni casi con successo cede a terapia laser, i bordi rappresentano praticamente l'unica strada d'intervento attivo in questo patol, processo.

4. Anche i processi infiammatori focali nel fondo, la periflebite, le manifestazioni limitate di angiomatosi in alcuni casi vengono curate con successo con l'aiuto della terapia laser.

(vedi) permesso di eseguire l'iridectomia non chirurgica ”e quindi trasformare l'operazione chirurgica in una procedura ambulatoriale. Sovr, i metodi di iridectomia laser, in particolare sviluppati in URSS da M. M. Krasnov et al, il metodo di iridectomia a due stadi con l'aiuto di due L., consentono di ottenere l'iridectomia in quasi il 100% dei pazienti (Fig. 6); il suo effetto ipotensivo (come nell'intervento chirurgico) dipende in gran parte dalla tempestività della procedura (nelle fasi successive si sviluppano aderenze nell'angolo della camera anteriore - la cosiddetta goniosinechia, che richiede ulteriori misure di influenza). Con il cosiddetto glaucoma ad angolo aperto utilizzando il metodo lasergoniopuntura può evitare il trattamento chirurgico in circa il 60% dei pazienti (Fig. 7 e color. Fig. 3); A tale scopo, per la prima volta al mondo, è stata sviluppata in Unione Sovietica la principale tecnica di lasergoniopuntura mediante laser pulsato modulato (“freddo”).La coagulazione laser del corpo ciliare è anche possibile per ridurre la pressione intraoculare riducendo la produzione di liquido intraoculare. È stato dimostrato l'effetto benefico di L. sul decorso dei processi virali nella cornea, in particolare su alcune forme di cheratite erpetica, il cui trattamento era un problema difficile.

Con l'avvento di nuovi tipi di L. e nuovi metodi della sua applicazione sull'occhio, le possibilità della terapia laser e della microchirurgia laser in oftalmologia sono in continua espansione. A causa della novità comparativa dei metodi laser, la natura dei risultati a lungo termine del trattamento di una serie di malattie (lesioni oculari diabetiche, processi infiammatori e degenerativi nella retina, ecc.) necessita di ulteriori chiarimenti.

Da materiali aggiuntivi

Laser nel trattamento del glaucoma. Lo scopo dell'esposizione al laser nel glaucoma (vedi) è la normalizzazione della pressione intraoculare (vedi). L'essenza e il meccanismo dell'effetto ipotensivo della radiazione laser possono essere diversi a seconda della forma del glaucoma e delle caratteristiche della sorgente laser utilizzata. La più grande distribuzione in oftalmolo. In pratica si sono ottenuti laser ad argon ad onda continua e sorgenti laser pulsate a rubino e ittrio-alluminio granato. In una sorgente laser a rubino, il mezzo attivo è un cristallo di rubino arricchito con ioni di cromo trivalente (A1203:

Cr3+), e in una sorgente laser su un granato ittrio-alluminio -

cristallo di granato di ittrio e alluminio attivato con ioni di neodimio trivalente (Y3A15012:

In caso di glaucoma ad angolo chiuso, si forma un foro passante con un laser nell'iride dell'occhio interessato (iridotomia laser), a seguito del quale migliora il deflusso del fluido intraoculare.

Le indicazioni per l'iridotomia laser sono attacchi acuti periodicamente ricorrenti di aumento della pressione intraoculare con il suo livello normale nel periodo interictale, nonché un costante aumento della pressione intraoculare in assenza di cambiamenti sinechiali nell'angolo della camera anteriore dell'occhio; vengono utilizzati tre tipi di iridotomia laser: iridotomia laser stratificata, monostadio e combinata. Con tutti e tre i metodi di esposizione laser, viene selezionata l'area più assottigliata nello stroma dell'iride periferica (vedi).

L'iridotomia laser stratificata viene eseguita utilizzando un laser ad argon. In questo caso, gli impulsi vengono applicati in sequenza a un punto, il che porta alla formazione graduale di una rientranza nello stroma dell'iride e quindi di un foro passante. Nel corso del trattamento, da 1 a

4 sessioni. Per eseguire un'iridotomia laser a stadio singolo, viene utilizzato un laser a impulsi brevi. Con una singola applicazione di un impulso laser focalizzato sulla superficie dell'iride, si forma un foro passante (vedi Coloboma). L'iridotomia laser combinata combina elementi di iridotomia strato per strato e a stadio singolo e viene eseguita in due fasi. Nella prima fase, l'iride viene coagulata dalla radiazione di un laser ad argon per formarla nelle successive 2-3 settimane. area di atrofia e assottigliamento dello stroma. Nella seconda fase, viene eseguita una perforazione dell'iride a impulso singolo con la radiazione di un laser a impulsi brevi.

Nel glaucoma ad angolo aperto, la permeabilità del sistema di drenaggio interessato viene ripristinata con un laser; in questo caso viene utilizzata la goniopuntura laser (si formano fori artificiali nelle trabecole e nella parete interna del canale di Schlemm) e la trabeculoplastica laser - coagulazione delle trabecole o della parte anteriore del corpo ciliare (ciliare), che porta alla tensione di le trabecole e l'espansione degli spazi intertrabecolari. Il trattamento laser è indicato nei casi di inefficacia della terapia farmacologica o di intolleranza ai farmaci utilizzati, con il progredire della malattia.

Nella goniopuntura laser, un laser a impulsi brevi viene utilizzato come sorgente laser. 15-20 impulsi laser vengono applicati in sequenza in una fila, focalizzati sulla superficie delle trabecole nella proiezione del canale di Schlemm; l'intervento viene eseguito nella metà inferiore dell'angolo della camera anteriore dell'occhio.

Nella trabeculoplastica laser, un laser ad argon viene utilizzato come sorgente laser. Intorno all'intera circonferenza del canale di Schlemm, vengono applicati da 80 a 120 impulsi sotto forma di una linea tratteggiata al confine tra il canale di Schlemm e l'anello di confine anteriore di Schwalbe (vedi Gonioscopia) o in due file parallele lungo la parte anteriore del canale di Schlemm corpo ciliare (trabeculospasi laser).

Le complicanze del trattamento laser del glaucoma possono essere un lieve sanguinamento dai vasi dell'iride distrutti dall'impulso laser; irite lenta prolungata (vedi iridociclite) senza cuneo evidente, manifestazioni, con formazione di sinechia planare posteriore negli stadi successivi; aumento reattivo della pressione intraoculare che si sviluppa dopo iridotomia laser incompleta; in rari casi, vi è un danno all'endotelio della radiazione laser della cornea (vedi) con focalizzazione sfocata del raggio laser sulla superficie dell'iride. Il rispetto delle necessarie misure preventive (la corretta scelta del sito di esposizione e la corretta implementazione tecnica del metodo) rende minima la frequenza di queste complicanze.

La prognosi per il trattamento laser del glaucoma è favorevole, soprattutto nella fase iniziale della malattia: nella maggior parte dei casi si osservano la normalizzazione della pressione intraoculare e la stabilizzazione delle funzioni visive.

Vedi anche glaucoma.

La fotocoagulazione laser nel trattamento della retinopatia diabetica. I metodi conservativi di trattamento della retinopatia diabetica (vedi) sono inefficaci. Nel trattamento di questa malattia nell'ultimo decennio, i laser sono stati utilizzati attivamente. La fotocoagulazione laser di ampie aree della retina ischemica porta alla sua distruzione e cessazione della crescita di vasi di nuova formazione.

La fotocoagulazione laser nei pazienti con retinopatia diabetica è indicata quando compaiono i primi segni di ischemia retinica, rilevati dall'angiografia con fluoresceina (vedi): patol. penetrante

ponte dei capillari retinici; la comparsa di aree non perfuse della retina situate al di fuori dell'area della macchia gialla; primi segni rilevati di neovascolarizzazione sul disco ottico e lungo i rami principali delle arterie centrali e della vena retinica. Nelle fasi successive del processo, caratterizzate da una grave proliferazione gliale, la fotocoagulazione laser è controindicata. Per il trattamento della retinopatia diabetica, la sorgente laser più comune è il fotocoagulatore laser ad argon. La fotocoagulazione laser panretinica è considerata la tecnica ottimale, con un taglio di coagulazione, viene esposta un'ampia superficie della retina - dalle sezioni centrali all'equatore e, se necessario, all'estrema periferia. Si conservano intatte solo la regione maculare con il fascio papillomaculare e la papilla ottica. Gli impulsi vengono applicati ad intervalli pari alla metà del diametro del punto laser. I vasi retinici normali non coagulano. Man mano che ci si allontana dal centro del fondo oculare verso la periferia, il diametro del punto focale del raggio laser aumenta. La fotocoagulazione panretinica viene eseguita in 3-4 sessioni con intervalli tra loro da 2 a 7 giorni. Il numero totale di coagulazioni laser per un occhio può raggiungere 2000-2500. È anche possibile utilizzare l'effetto laser di coagulazione diretto sui vasi neoformati - fotocoagulazione laser focale diretta. I fasci di vasi appena formati vengono coagulati applicando loro un gran numero di impulsi fino a quando il flusso sanguigno in essi non viene completamente interrotto.

Fotocoagulazione laser panretinica e focale spesso combinata.

La complicazione più comune del trattamento laser della retinopatia diabetica (fino al 10% dei casi) sono le emorragie nella retina (vedi) e nel corpo vitreo (vedi) - emoftalmo parziale o completo (vedi), che aggravano il decorso della retinopatia diabetica, riducono la vista acutezza e rendendo difficile l'ulteriore utilizzo della fotocoagulazione laser. Possibile edema reattivo dell'area maculare della retina o lo sviluppo della sua ischemia acuta, raggrinzimento del corpo vitreo (a causa del suo eccessivo riscaldamento), che porta a una diminuzione irreversibile dell'acuità visiva.

La prevenzione delle complicanze descritte della fotocoagulazione laser consiste in indicazioni, attenta osservanza della tecnica del metodo. In queste condizioni, la fotocoagulazione laser in più della metà dei pazienti con retinopatia diabetica porta a un miglioramento stabile.

Vedi anche diabete mellito.

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Laser in odontoiatria

La prova sperimentale e teorica dell'uso di L. in odontoiatria è stata lo studio delle peculiarità del meccanismo d'azione delle radiazioni di vari tipi di L. sui denti (vedi Denti, danni), mascelle e mucosa orale.

La diagnosi di malattie dei denti e delle mascelle con l'aiuto di L. presenta vantaggi significativi rispetto alla radiografia. L. viene utilizzato per la transilluminazione (trasmissione) con l'ausilio di guide luminose in fibra di vetro flessibili per rilevare microfratture nello smalto dei denti (anche sulle superfici prossimali difficili da raggiungere delle corone dei denti), tartaro sottogengivale e determinare lo stato di la polpa dentale (denticoli, mummificazione, necrosi, ecc.) ecc.), lo stato delle radici dei denti da latte, i rudimenti delle corone e le radici dei denti permanenti nei bambini. Le sorgenti di luce laser sono utilizzate nella fotopletismografia (vedi Pletismografia), per la diagnosi delle malattie della polpa dentale, del parodonto e delle mascelle. L'olografia laser viene eseguita per la diagnosi e la valutazione dell'efficacia del trattamento delle deformità congenite e acquisite del viso e dei funkts, la diagnosi di stomatoli, malattie, per la decodifica e l'analisi di reogrammi, polarogrammi, fotopletismogrammi, miogrammi, ecc.

La prevenzione degli stadi iniziali della carie e delle lesioni non cariose dei denti (erosione, difetti a forma di cuneo, ecc.) Viene effettuata "vetrando" le aree danneggiate dello smalto dei denti con granato, anidride carbonica e altri L., operando nella modalità di radiazione Q-switching (bassa potenza dell'impulso e impulsi ad alta frequenza), che consente di evitare gli effetti negativi delle alte temperature sulla polpa del dente, la formazione di microfratture nello smalto e nella dentina. Lo stesso L. viene utilizzato per far bollire le cuciture tra l'otturazione e lo smalto del dente, prevenendo il ripetersi della carie, e l'ultravioletto L. viene utilizzato per indurire i sigillanti (adesivi) quando si coprono le fessure dei denti masticatori nei bambini.

Durante gli interventi sulle mascelle (taglio osseo, fenestrazione, compactosteotomia, suture ossee su frammenti delle mascelle in caso di loro fratture, osteoplastica, ecc.), Vengono utilizzati granato, anidride carbonica e altri L. Con l'aiuto di questi L. ., vengono preparati i denti e viene eseguita un'apertura di emergenza della cavità denti in caso di pulpite, operazioni di resezione dell'apice della radice del dente in caso di parodontite, cistotomia e cistectomia, sinusectomia, alveolotomia, resezione delle mascelle per osso, ad esempio, adamantinoma, odontoma e altri tumori delle mascelle. Per le operazioni sui tessuti molli, compresa la chirurgia plastica del bordo rosso delle labbra e della pelle del viso, nel trattamento chirurgico delle malattie delle ghiandole salivari, degli emangiomi e di altri tumori della regione maxillo-facciale, viene utilizzato un "bisturi" laser.

I più utilizzati in odontoiatria sono l'elio-neon L. altamente efficace per il trattamento delle malattie infiammatorie della mucosa orale (herpetic e hron, stomatite aftosa ricorrente, herpes labbra, glossalgia, glossite, lichen planus, eritema multiforme essudativo, Melkersson-Rosenthal sindrome, ecc.). malattia parodontale. Si noti che la radiazione laser è accompagnata dalla stimolazione della guarigione di ferite postoperatorie, ustioni della mucosa orale e della pelle del viso, ulcere trofiche del cavo orale, ecc.

Complicazioni. La radiazione laser, se utilizzata in modo errato e con noncuranza, può causare gravi danni sia al paziente che al personale medico: causare emorragie dai vasi sanguigni, provocare ustioni agli occhi, necrosi, danni alle ossa, vasi sanguigni, organi parenchimali, sangue e ghiandole endocrine. La prevenzione delle complicanze dipende in gran parte dal corretto possesso della tecnica di trattamento, dalla selezione dei pazienti e dalla tecnica di trattamento ottimale.

Salute sul lavoro quando si lavora con i laser

Caratteristiche igieniche dei fattori produttivi che accompagnano il funzionamento dei sistemi laser.

Studi clinici, igienici e sperimentali hanno dimostrato che la radiazione laser è uno dei fisici biologicamente attivi. fattori e può costituire un pericolo per l'uomo. Questa circostanza determina la necessità di sviluppare misure per la salute e la sicurezza sul lavoro quando si lavora con macchine laser e l'organizzazione della dignità attuale e preventiva. supervisione della loro attuazione e del loro funzionamento.

Nel meccanismo biol, le azioni di L. con irraggiamento continuo in primo luogo si fa avanti l'effetto termico. Man mano che l'impulso si accorcia e la potenza della radiazione aumenta, il valore dell'effetto meccanico aumenta. Studi sperimentali sul meccanismo d'azione hanno mostrato che biol, l'effetto dipende dalla lunghezza d'onda della radiazione, dall'energia, dalla durata dell'impulso, dalla frequenza di ripetizione dell'impulso, dalla natura della radiazione (diretta, speculare o diffusamente riflessa), nonché dalle caratteristiche anatomiche e fisiologiche, caratteristiche dell'oggetto irradiato.

Ad azione di radiazioni laser di intensità piuttosto grande insieme a morfol, cambiamenti di tessuti direttamente al posto di radiazione ci sono vari funkts, cambiamenti di carattere riflesso. È istituito anche che alle persone che servono installazioni laser a influenza di radiazioni laser di funkts di piccola intensità, i cambiamenti in c si sviluppano. N. N di pagina, sistemi cardiovascolari, endocrini, nell'analizzatore visivo. I dati sperimentali e la supervisione sulla gente testimoniano che i funkts, i cambiamenti nello stesso momento possono avere il carattere espresso e condurre a disordine di salute. Quindi concerto. le misure dovrebbero tenere conto non solo della possibilità dell'effetto dannoso dell'energia laser, ma anche procedere dal fatto che questo fattore è uno stimolo inadeguato per il corpo anche a basse intensità. Come mostrato dai lavori di I. R. Petrov, A. I. Semenov, ecc., Biol, l'effetto dell'esposizione alla radiazione laser può essere potenziato da esposizioni ripetute e in combinazione con altri fattori dell'ambiente di produzione.

Il contatto diretto del personale medico con L. è periodico e va dalle 3 alle 40 ore. in settimana. Quando si eseguono ulteriori lavori sperimentali, il tempo di lavoro con L. può raddoppiare. Ingegneri e tecnici coinvolti nella configurazione e regolazione dei laser possono essere esposti direttamente alla radiazione laser diretta. Medici e infermieri sono esposti a radiazioni riflesse dai tessuti. I livelli di radiazione nei posti di lavoro del personale medico possono essere 4*10 -4 -1*10 -5 W/cm 2 e dipendono dalla riflettività dei tessuti irradiati.

Quando si utilizzano laser elio-neon con una potenza di uscita di 40-50 m, la densità del flusso di potenza nei luoghi di lavoro del personale può essere 1,5 * 10 -4 -2,2 * 10 -4 W / cm 2. Quando la potenza di uscita dei laser è di 10-25 meW, la densità del flusso di potenza diminuisce di 2-3 ordini di grandezza. Nella produzione di stampi diamantati e punzonatura di fori nelle pietre dell'orologio utilizzando neodimio L. con un'energia per impulso fino a 8-10 J, la densità del flusso di energia a livello degli occhi dei lavoratori è 3 * 10 -4 - 3 * 10 - 5 J / cm 2 e 5 * 10 -5 -2 * 10 -6 j / cm 2. Quando si utilizzano potenti laser ad anidride carbonica per il taglio di lamiere di acciaio, tessuti, pelle e così via, nei posti di lavoro possono essere create elevate densità di energia di radiazioni riflesse diffusamente.

Oltre ai possibili effetti negativi della radiazione laser diretta, speculare o diffusamente riflessa, la funzione visiva dei lavoratori può essere influenzata negativamente dall'energia luminosa delle lampade a pompa pulsata, che in alcuni casi raggiunge i 20 kJ. La luminosità del flash della lampada allo xeno è di ca. 4 * 10 8 nt (cd / m 2) con una durata dell'impulso di 1 - 90 ms. L'esposizione all'irraggiamento delle lampade a pompa è possibile quando sono prive di schermatura o con schermatura insufficiente, cap. arr. durante il test della modalità operativa delle lampade flash. I più pericolosi sono i casi di scarica spontanea di lampade non schermate, poiché in questo caso il personale non ha il tempo di adottare misure di sicurezza. Allo stesso tempo, è possibile non solo una violazione dell'adattamento visivo, che persiste per diversi minuti, ma anche lesioni organiche di varie parti dell'occhio. Soggettivamente, la scarica di una lampada non schermata è percepita come "abbagliamento insopportabile". Lo spettro di emissione delle lampade flash contiene anche raggi UV ad onda lunga, che possono colpire il personale solo quando si lavora con lampade flash aperte o non sufficientemente schermate, provocando un'ulteriore, specifica, reazione dell'occhio.

È inoltre necessario prestare attenzione a una serie di fattori non specifici associati al lavoro con un laser. A causa del fatto che le radiazioni laser rappresentano il pericolo maggiore per gli occhi, è necessario prestare particolare attenzione all'illuminazione dei luoghi di lavoro e dei locali. La natura del lavoro con L., di regola, richiede molto affaticamento degli occhi. Inoltre, nelle condizioni di bassa illuminazione biol, l'effetto dell'influenza della radiazione laser sulla retina si amplifica poiché allo stesso tempo l'area della pupilla dell'occhio e la sensibilità della retina aumenteranno in modo significativo. Tutto ciò impone la necessità di creare livelli sufficientemente elevati di illuminazione dei locali industriali quando si lavora con L.

Il funzionamento dei sistemi laser può essere accompagnato da rumore. Sullo sfondo di un rumore stabile che raggiunge i 70-80 dB, si verificano impulsi sonori sotto forma di schiocchi o clic dovuti all'impatto del raggio laser sul materiale in lavorazione o all'azionamento di otturatori meccanici che limitano la durata del impulso di radiazione. Durante la giornata lavorativa, il numero di schiocchi o clic può raggiungere molte centinaia e persino migliaia e i livelli di volume sono di 100-120 dB. Le scariche delle lampade a pompa pulsata, ed anche, eventualmente, il processo di interazione del raggio laser con il materiale in lavorazione (torcia al plasma) sono accompagnate dalla formazione di ozono, il cui contenuto può variare in un ampio intervallo.

Manifestazioni cliniche dell'impatto generale dei raggi laser. Nel problema di garantire condizioni di lavoro sicure con L., l'organo della vista occupa un posto speciale. I mezzi trasparenti dell'occhio trasmettono liberamente la radiazione del campo ottico, compresa la parte visibile dello spettro e la radiazione del vicino infrarosso (0,4-1,4 μm), e la focalizzano sul fondo, a seguito della quale la densità di energia su di esso aumenta molte volte. La gravità del danno alla retina e alla coroide dipende dai parametri di radiazione. Espressività patomorfol. i cambiamenti e un cuneo, il quadro di violazioni di funzione di vista possono essere vari - dai funkts insignificanti, i cambiamenti rivelati strumentalmente, prima di perdita completa di vista. La lesione più tipica sono le ustioni corioretiniche. Patol, i cambiamenti nei reparti in avanti di un occhio possono alzarsi a livelli più significativi di energia di radiazione laser. La comparsa di una tale patologia nell'applicazione di L. in tecnologia e medicina è praticamente esclusa. Tuttavia, a causa dell'aumento della potenza di L. e dello sviluppo di nuove gamme di radiazioni (ultravioletto, infrarosso), aumenta la probabilità di danni alle sezioni anteriori dell'occhio.

Possono verificarsi ustioni cutanee se esposti a livelli di energia elevati di radiazioni laser, dell'ordine di diversi j/cm2. I dati disponibili indicano che quando la pelle è esposta a radiazioni laser a bassa intensità, nel corpo si verificano cambiamenti funzionali e biochimici generali.

In caso di esposizione accidentale degli occhi e della pelle all'energia laser ad alta densità, la vittima deve consultare immediatamente un medico per diagnosticare la lesione e fornire assistenza medica. I principi di primo soccorso in questi casi sono gli stessi delle ustioni degli occhi e della pelle di altre eziologie (vedi Occhio, ustioni; Ustioni).

Misure preventive contro i danni del laser

Protettivo e concerto. le misure per prevenire gli effetti negativi delle radiazioni L. e altri fattori correlati dovrebbero includere misure di natura collettiva: organizzativa, ingegneristica e tecnica. urbanistica, igienico-sanitaria, nonché predisporre dispositivi di protezione individuale.

È obbligatorio valutare i principali fattori e caratteristiche avversi della propagazione della radiazione laser (sia diretta che riflessa) prima di iniziare il funzionamento dell'installazione laser. La misurazione strumentale (nel caso estremo mediante calcolo) determina le probabili direzioni e aree in cui sono possibili livelli di radiazione pericolosi per il corpo (superiori all'MPC).

Per garantire condizioni di lavoro sicure, oltre alla stretta osservanza delle misure collettive, si raccomanda di utilizzare dispositivi di protezione individuale: occhiali, schermi, maschere con trasparenza spettrale selettiva e indumenti protettivi speciali. Un esempio di occhiali protettivi domestici contro le radiazioni laser nella regione spettrale con una lunghezza d'onda di 0,63-1,5 μm sono gli occhiali realizzati in vetro blu-verde SZS-22, che forniscono protezione per gli occhi dalle radiazioni di rubino e neodimio. Scudi protettivi e maschere sono più efficaci, guanti di camoscio o di pelle sono messi sulle mani. Si consiglia di indossare grembiuli e tuniche di vari colori. La scelta dei mezzi di protezione dovrebbe essere effettuata individualmente in ciascun caso da specialisti qualificati.

Supervisione medica di coloro che lavorano con il laser. I lavori relativi alla manutenzione dei sistemi laser sono inclusi negli elenchi dei lavori con condizioni di lavoro dannose e i lavoratori sono soggetti a visite mediche preliminari e periodiche (una volta all'anno). Negli esami è obbligatoria la partecipazione di un oftalmologo, terapeuta e neuropatologo. Nello studio dell'organo della visione viene utilizzata una lampada a fessura.

Oltre a una visita medica, viene eseguito un cuneo, un esame del sangue con la determinazione di emoglobina, eritrociti, reticolociti, piastrine, leucociti e ROE.

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Parola LASER (Amplificazione della luce per emissione stimolata) è tradotto dall'inglese come Amplificare la luce stimolando la radiazione. L'azione stessa del laser fu descritta da Einstein nel 1917, ma il primo laser funzionante fu costruito solo 43 anni dopo da Theodor Meiman, che lavorava alla Hugres Aircraft. Per ottenere impulsi di millisecondi di radiazione laser, ha utilizzato un cristallo di rubino artificiale come mezzo attivo. La lunghezza d'onda di quel laser era di 694 nm. Dopo qualche tempo è già stato provato un laser con una lunghezza d'onda di 1060 nm, che è la regione del vicino IR dello spettro. Bacchette di vetro drogate al neodimio servivano come mezzo attivo in questo laser.

Ma il laser non aveva alcuna applicazione pratica in quel momento. I principali fisici cercarono per lui uno scopo in vari campi dell'attività umana. I primi esperimenti sperimentali con un laser in medicina non ebbero del tutto successo. La radiazione laser, su quelle onde, veniva assorbita piuttosto male, non era ancora possibile controllarne con precisione la potenza. Tuttavia, negli anni '60, il laser rosso rubino si è mostrato bene in oftalmologia.

Storia dell'uso dei laser in medicina

Nel 1964 fu sviluppato e testato un laser a ioni di argon. Era un laser cw con uno spettro blu-verde e una lunghezza d'onda di 488 nm. Questo è un laser a gas ed era più facile controllarne la potenza. L'emoglobina ha assorbito bene le sue radiazioni. Dopo poco tempo iniziarono ad apparire sistemi laser basati su un laser ad argon, che aiutarono nel trattamento delle malattie della retina.

Nello stesso anno 64, un laser a granato di ittrio e alluminio drogato al neodimio () e. Il CO2 è un laser a gas la cui radiazione è continua, con una lunghezza d'onda di 1060 nm. L'acqua assorbe molto bene le sue radiazioni. E poiché i tessuti molli umani sono composti principalmente da acqua, il laser CO2 è diventato una buona alternativa al bisturi convenzionale. Quando si utilizza questo laser per tagliare il tessuto, la perdita di sangue è ridotta al minimo. Negli anni '70, i laser ad anidride carbonica erano ampiamente utilizzati negli ospedali degli istituti negli Stati Uniti. Ambito di applicazione in quel momento per i bisturi laser: ginecologia e otorinolaringoiatria.

Il 1969 fu l'anno dello sviluppo del primo laser a colorante pulsato e già nel 1975 apparve il primo laser ad eccimeri. Da quel momento, il laser è stato utilizzato attivamente e introdotto in vari campi di attività.

I laser in medicina iniziarono ad essere ampiamente utilizzati negli anni '80 negli ospedali e nelle cliniche degli Stati Uniti. Per la maggior parte, sono stati utilizzati laser ad anidride carbonica e argon e sono stati utilizzati in chirurgia e oftalmologia. Gli svantaggi dei laser di quel tempo possono essere annotati che avevano una radiazione continua costante, che escludeva la possibilità di un lavoro più accurato, che portava a danni termici ai tessuti intorno all'area trattata. L'applicazione di successo della tecnologia laser in quel momento richiedeva un'enorme esperienza.

Il passo successivo nello sviluppo delle tecnologie laser per la medicina è stata l'invenzione di un laser pulsato. Tale laser ha permesso di agire esclusivamente sull'area problematica, senza danneggiare i tessuti circostanti. E negli anni '80 è apparso il primo. Questo fu l'inizio dell'uso dei laser in cosmetologia. Tali sistemi laser potrebbero rimuovere gli emangiomi capillari e le voglie. Poco dopo apparvero laser capaci. Questi erano laser Q-switched (Q-switched lser).

All'inizio degli anni '90 sono state sviluppate e introdotte tecnologie di scansione. L'accuratezza dell'elaborazione laser era ora controllata da un computer ed è diventato possibile eseguire il laser skin resurfacing (), che ha notevolmente aumentato la popolarità e.

Oggi il campo di applicazione dei laser in medicina è molto vasto. Questi sono chirurgia, oftalmologia, odontoiatria, neurochirurgia, cosmetologia, urologia, ginecologia, cardiologia, ecc. Potete immaginare che una volta il laser fosse solo una buona alternativa al bisturi, ma oggi può essere utilizzato per rimuovere cellule tumorali, eseguire operazioni molto precise su vari organi e diagnosticare malattie gravi nelle prime fasi, come il cancro. Ora le tecnologie laser in medicina si stanno muovendo verso lo sviluppo di metodi di trattamento combinati, quando, insieme alla terapia laser, vengono utilizzati fisioterapia, farmaci e ultrasuoni. Ad esempio, nel trattamento delle malattie purulente, è stata sviluppata una serie di misure, che include il trattamento laser, l'uso di antiossidanti e vari materiali biologicamente attivi.

La tecnologia laser e la medicina devono andare di pari passo nel futuro. Ancora oggi, gli ultimi sviluppi della medicina laser aiutano nella rimozione dei tumori cancerosi, sono utilizzati nella correzione del corpo in cosmetologia e nella visione in oftalmologia. Chirurgia minimamente invasiva, quando vengono eseguite operazioni molto complesse utilizzando un laser.

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Nella medicina moderna vengono utilizzati molti risultati della scienza e della tecnologia. Aiutano nella diagnosi tempestiva delle malattie e contribuiscono al loro trattamento di successo. I medici utilizzano attivamente le possibilità della radiazione laser nelle loro attività. A seconda della lunghezza d'onda, può influenzare i tessuti del corpo in modi diversi. Pertanto, gli scienziati hanno inventato molti dispositivi multifunzionali medici ampiamente utilizzati nella pratica clinica. Parliamo un po' più in dettaglio dell'uso del laser e delle radiazioni in medicina.

La medicina laser si sta sviluppando in tre aree principali: in chirurgia, terapia e diagnostica. L'effetto della radiazione laser sui tessuti è determinato dall'intervallo di radiazione, dalla lunghezza d'onda e dall'energia del fotone dell'emettitore. In generale, tutti i tipi di influenza del laser in medicina sul corpo possono essere divisi in due gruppi

Radiazione laser a bassa intensità;
- radiazione laser ad alta intensità.

In che modo la radiazione laser a bassa intensità influisce sul corpo?

L'esposizione a un tale laser può causare cambiamenti nei processi biofisici e chimici nei tessuti del corpo. Inoltre, tale terapia porta a cambiamenti nel metabolismo (processi metabolici) e alla sua bioattivazione. L'influenza di un laser a bassa intensità provoca cambiamenti morfologici e funzionali nei tessuti nervosi.

Inoltre, questo effetto stimola il sistema cardiovascolare e la microcircolazione.
Un altro laser a bassa intensità aumenta l'attività biologica degli elementi cellulari e tissutali della pelle, porta all'attivazione dei processi intracellulari nei muscoli. Il suo utilizzo consente di avviare processi redox.
Tra l'altro, questo metodo di esposizione ha un effetto positivo sulla stabilità complessiva del corpo.

Quale effetto terapeutico si ottiene con l'uso di radiazioni laser a bassa intensità?

Questo metodo di terapia aiuta ad eliminare l'infiammazione, ridurre il gonfiore, eliminare il dolore e attivare i processi di rigenerazione. Inoltre, stimola le funzioni fisiologiche e la risposta immunitaria.

In quali casi i medici possono utilizzare radiazioni laser a bassa intensità?

Questo metodo di esposizione è indicato per i pazienti con processi infiammatori acuti e cronici di varia localizzazione, lesioni dei tessuti molli, ustioni, congelamento e disturbi della pelle. Ha senso usarlo per le malattie del sistema nervoso periferico, le malattie dell'apparato muscolo-scheletrico e per molte malattie del cuore e dei vasi sanguigni.

Inoltre, la radiazione laser a bassa intensità viene utilizzata nel trattamento degli organi respiratori, dell'apparato digerente, del sistema genito-urinario, delle malattie otorinolaringoiatriche e dei disturbi dello stato immunitario.

Questo metodo di terapia è ampiamente utilizzato in odontoiatria: nella correzione delle malattie delle mucose del cavo orale, della malattia parodontale e dell'ATM (articolazione temporo-mandibolare).

Inoltre, con tale laser vengono trattate lesioni non cariose che si sono manifestate nei tessuti duri dei denti, carie, pulpite e parodontite, dolore facciale, lesioni infiammatorie e lesioni dell'area maxillo-facciale.

L'uso della radiazione laser ad alta intensità in medicina

La radiazione laser ad alta intensità viene spesso utilizzata in chirurgia e nelle sue varie aree. Dopotutto, l'influenza della radiazione laser ad alta intensità aiuta a tagliare il tessuto (agisce come un bisturi laser). A volte viene utilizzato per ottenere un effetto antisettico, per formare un film di coagulazione e per formare una barriera protettiva contro le influenze aggressive. Inoltre, un tale laser può essere utilizzato per la saldatura di protesi metalliche e vari apparecchi ortodontici.

In che modo la radiazione laser ad alta intensità influisce sul corpo?

Questo metodo di esposizione provoca ustioni termiche dei tessuti o porta alla loro coagulazione. Provoca evaporazione, combustione o carbonizzazione delle aree interessate.

Quando viene utilizzata luce laser ad alta intensità

Questo metodo per influenzare il corpo è ampiamente utilizzato nell'esecuzione di una varietà di interventi chirurgici nel campo dell'urologia, ginecologia, oftalmologia, otorinolaringoiatria, ortopedia, neurochirurgia, ecc.

Allo stesso tempo, la chirurgia laser presenta molti vantaggi:

Operazioni praticamente senza sangue;
- massima asepsi (sterilità);
- complicazioni postoperatorie minime;
- impatto minimo sui tessuti vicini;
- breve periodo postoperatorio;
- alta precisione;
- riducendo la probabilità di formazione di cicatrici.

Diagnostica laser

Questo metodo diagnostico è progressivo e in via di sviluppo. Ti consente di identificare molte delle malattie più gravi in ​​​​una fase iniziale di sviluppo. Esistono prove che la diagnostica laser aiuta a rilevare il cancro della pelle, del tessuto osseo e degli organi interni. È usato in oftalmologia - per rilevare la cataratta e determinarne lo stadio. Inoltre, questo metodo di ricerca è praticato dagli ematologi, al fine di studiare i cambiamenti qualitativi e quantitativi nelle cellule del sangue.

Il laser determina efficacemente i confini dei tessuti sani e patologici, può essere utilizzato in combinazione con apparecchiature endoscopiche.

Uso di radiazioni in medicina di altra natura

I medici utilizzano ampiamente vari tipi di radiazioni nella terapia, nella diagnosi e nella prevenzione di varie condizioni. Per conoscere l'uso delle radiazioni basta seguire i link di interesse:

Raggi X in medicina
- onde radio
- raggi termici e ionizzanti
- radiazioni ultraviolette in medicina
- radiazione infrarossa in medicina

LASER(abbreviazione dalle lettere iniziali dell'inglese. Amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni - amplificazione della luce mediante emissione stimolata; sin. generatore di quantistica ottica) è un dispositivo tecnico che emette radiazioni elettromagnetiche focalizzate sotto forma di un raggio nell'intervallo dall'infrarosso all'ultravioletto, che ha una grande energia ed effetto biologico. L. furono creati nel 1955 da N. G. Basov, A. M. Prokhorov (URSS) e C. Townes (Ch. Townes, USA), che ricevettero il Premio Nobel nel 1964 per questa invenzione.

Le parti principali di L. sono il fluido di lavoro, o mezzo attivo, la lampada di pompaggio, il risonatore a specchio (Fig. 1). La radiazione laser può essere continua e pulsata. I laser a semiconduttore possono funzionare in entrambe le modalità. Come risultato di un forte lampo di luce della lampada della pompa, gli elettroni della sostanza attiva passano da uno stato di quiescenza a uno eccitato. Agendo l'uno sull'altro, creano una valanga di fotoni di luce. Riflessi da schermi risonanti, questi fotoni, attraversando uno schermo a specchio traslucido, escono come uno stretto raggio di luce monocromatico ad alta energia.

Il fluido di lavoro di L. può essere solido (cristalli di rubino artificiale con l'aggiunta di cromo, alcuni sali di tungsteno e molibdeno to-t, vari tipi di vetri con una miscela di neodimio e alcuni altri elementi, ecc.), liquido (piridina, benzene, toluene, bromonaftalene, nitrobenzene ecc.), gassoso (una miscela di elio e neon, elio e vapori di cadmio, argon, krypton, anidride carbonica, ecc.).

Per trasferire gli atomi del corpo di lavoro in uno stato eccitato, puoi usare la radiazione luminosa, un flusso di elettroni, un flusso di particelle radioattive, chem. reazione.

Se immaginiamo il mezzo attivo come un cristallo di un rubino artificiale con una mescolanza di cromo, le cui estremità parallele sono disegnate sotto forma di uno specchio con riflessione interna e una di esse è traslucida, e questo cristallo è illuminato con un potente lampo di una lampada a pompa, quindi a seguito di una luce così potente o, come viene comunemente chiamato , pompaggio ottico, un numero maggiore di atomi di cromo entrerà in uno stato eccitato.

Tornando allo stato fondamentale, l'atomo di cromo emette spontaneamente un fotone che si scontra con l'atomo di cromo eccitato, eliminandone un altro fotone. Questi fotoni, incontrandosi a loro volta con altri atomi di cromo eccitati, eliminano nuovamente i fotoni e questo processo cresce come una valanga. Il flusso di fotoni, ripetutamente riflesso dalle estremità dello specchio, aumenta fino a quando la densità di energia della radiazione raggiunge il valore limite sufficiente per superare uno specchio semitrasparente ed esplode sotto forma di un impulso di radiazione monocromatica coerente (rigorosamente diretta), la cui lunghezza d'onda è 694 .3 nm e una durata dell'impulso di 0,5-1,0 ms con energia da frazioni a centinaia di joule.

L'energia di un lampo di L. può essere stimata utilizzando il seguente esempio: la densità di energia totale sullo spettro sulla superficie del Sole è di 10 4 W / cm 2 e un raggio focalizzato da L. con una potenza di 1 MW crea un'intensità di radiazione al fuoco fino a 10 13 W / cm 2.

La monocromaticità, la coerenza, un piccolo angolo di divergenza del raggio, la possibilità di focalizzazione ottica consentono di ottenere un'elevata concentrazione di energia.

Il raggio focalizzato L. può essere diretto verso l'area in diversi micron. Ciò raggiunge una concentrazione colossale di energia e crea una temperatura estremamente elevata nell'oggetto dell'irradiazione. La radiazione laser scioglie l'acciaio e il diamante, distrugge qualsiasi materiale.

Dispositivi laser e loro campi di applicazione

Le proprietà speciali della radiazione laser - alta direttività, coerenza e monocromaticità - aprono praticamente grandi opportunità per la sua applicazione in vari campi della scienza, della tecnologia e della medicina.

Per il miele. vengono utilizzate varie L., la cui potenza di radiazione è determinata dai compiti del trattamento chirurgico o terapeutico. A seconda dell'intensità dell'irradiazione e delle caratteristiche della sua interazione con diversi tessuti, si ottengono gli effetti di coagulazione, estirpazione, stimolazione e rigenerazione. In chirurgia, oncologia, oftalmologia e pratica vengono utilizzati laser con una potenza di decine di watt e per ottenere effetti stimolanti e antinfiammatori vengono utilizzati laser con una potenza di decine di milliwatt.

Con l'aiuto di L. puoi trasmettere contemporaneamente un numero enorme di conversazioni telefoniche, comunicare sia sulla terra che nello spazio e localizzare i corpi celesti.

La piccola divergenza del raggio L. consente di utilizzarli nella pratica del rilevamento minerario, nella costruzione di grandi strutture ingegneristiche, per l'atterraggio di aerei e nell'ingegneria meccanica. I laser a gas vengono utilizzati per ottenere immagini tridimensionali (olografia). Vari tipi di telemetri laser sono ampiamente utilizzati nella pratica geodetica. L. sono utilizzati in meteorologia, per controllare l'inquinamento ambientale, nella misurazione e nella tecnologia informatica, nella costruzione di strumenti, per l'elaborazione dimensionale di circuiti microelettronici e per l'iniziazione di sostanze chimiche. reazioni, ecc.

Nella tecnologia laser vengono utilizzati sia laser a stato solido che laser a gas ad azione pulsata e continua. Per il taglio, la foratura e la saldatura di vari materiali ad alta resistenza - acciai, leghe, diamanti, pietre per orologi - laser ad anidride carbonica (LUND-100, TILU-1, Impulse), azoto (Signal-3), rubino (LUCH- 1M, K-ZM, LUCH-1 P, SU-1), su vetro al neodimio (Kvant-9, Korund-1, SLS-10, Kizil), ecc. La maggior parte dei processi di tecnologia laser utilizza l'effetto termico della luce causato dalla sua materiale trattato ad assorbimento. I sistemi ottici vengono utilizzati per aumentare la densità del flusso di radiazioni e localizzare la zona di trattamento. Le caratteristiche della tecnologia laser sono le seguenti: elevata densità di energia di radiazione nella zona di trattamento, che fornisce l'effetto termico necessario in breve tempo; la località della radiazione agente, per la possibilità della sua focalizzazione, e fasci luminosi di diametro estremamente ridotto; piccola zona interessata dal calore fornita dall'esposizione a breve termine alle radiazioni; la possibilità di condurre il processo in qualsiasi ambiente trasparente, attraverso le finestre technol. telecamere, ecc.

La potenza di radiazione dei laser utilizzati per gli strumenti di controllo e misurazione dei sistemi di guida e comunicazione è bassa, dell'ordine di 1-80 mW. Per la ricerca sperimentale (misurazione delle portate dei liquidi, studio dei cristalli, ecc.), vengono utilizzati potenti laser che generano radiazioni in modalità pulsata con una potenza di picco da kilowatt a ettowatt e una durata dell'impulso di 10 -9 -10 -4 sec. Per la lavorazione dei materiali (taglio, saldatura, perforazione di fori, ecc.) vengono utilizzati diversi laser con una potenza di uscita da 1 a 1.000 watt o più.

I dispositivi laser aumentano notevolmente l'efficienza del lavoro. Pertanto, il taglio laser offre risparmi significativi nelle materie prime, la punzonatura istantanea di fori in qualsiasi materiale facilita il lavoro di un trapano, il metodo laser per la produzione di microcircuiti migliora la qualità dei prodotti, ecc. Si può sostenere che L. è diventato uno dei gli strumenti più comuni utilizzati per scopi scientifici, tecnici e medici. obiettivi.

Il meccanismo di azione di un raggio laser su biol, tessuti è basato che l'energia di un raggio leggero alza bruscamente la temperatura in un piccolo sito di un corpo. La temperatura nel luogo irradiato, secondo Minton (J. P. Minton), può salire fino a 394 °, e quindi l'area patologicamente alterata brucia ed evapora istantaneamente. In questo caso, l'effetto termico sui tessuti circostanti si estende per una distanza molto breve, poiché l'ampiezza del fascio di radiazione focalizzata monocromatica diretta è pari a

0,01 mm. Sotto l'influenza della radiazione laser, si verifica non solo la coagulazione delle proteine ​​\u200b\u200bdei tessuti viventi, ma anche la sua distruzione esplosiva dall'azione di una sorta di onda d'urto. Questa onda d'urto si forma a causa del fatto che ad alta temperatura il fluido tissutale passa istantaneamente allo stato gassoso. Le caratteristiche biol, le azioni dipendono da lunghezza d'onda, durata di impulsi, potere, energia di radiazione laser, e anche da struttura e proprietà dei tessuti irradiati. La colorazione (pigmentazione), lo spessore, la densità, il grado di riempimento di sangue di tessuti, il loro fiziol, una condizione e un'esistenza in loro patol, cambia materia. Maggiore è la potenza della radiazione laser, più profonda penetra e più forte agisce.

Negli studi sperimentali è stata studiata l'influenza della radiazione luminosa di varie gamme su cellule, tessuti e organi (pelle, muscoli, ossa, organi interni, ecc.). i risultati to-rogo differiscono dalle influenze termiche e del raggio. Dopo l'impatto diretto della radiazione laser su tessuti e organi, in essi compaiono lesioni limitate di varie aree e profondità, a seconda della natura del tessuto o dell'organo. A gistol, studiando dei tessuti e dei corpi esposti a L., in essi è possibile definire tre zone morfol, cambiamenti: una zona di necrosi coagulativa superficiale; area di emorragia ed edema; zona di alterazioni cellulari distrofiche e necrobiotiche.

Laser in medicina

Lo sviluppo di laser pulsati, nonché laser ad azione continua, in grado di generare radiazioni luminose ad alta densità energetica, ha creato le condizioni per l'uso diffuso dei laser in medicina. Entro la fine degli anni '70. 20 ° secolo l'irradiazione laser iniziò ad essere utilizzata per la diagnosi e il trattamento in vari campi della medicina: chirurgia (tra cui traumatologia, chirurgia cardiovascolare, addominale, neurochirurgia, ecc.)> oncologia, oftalmologia, odontoiatria. Va sottolineato che l'oftalmologo sovietico Accademico dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS M. M. Krasnov è il fondatore dei moderni metodi di microchirurgia laser dell'occhio. Ci sono state prospettive per l'uso pratico di L. in terapia, fisioterapia, ecc. Studi spettrochimici e molecolari di biol, gli oggetti sono già strettamente collegati allo sviluppo della spettroscopia di emissione laser, assorbimento e spettrofotometria fluorescente utilizzando L. sintonizzabile in frequenza, laser spettroscopia di diffusione Raman della luce. Questi metodi, insieme ad un aumento della sensibilità e dell'accuratezza delle misurazioni, riducono i tempi di analisi, che ha fornito una forte espansione dell'ambito della ricerca per la diagnosi delle malattie professionali, il controllo dell'uso di farmaci, nel campo di medicina legale, ecc. In combinazione con fibre ottiche, i metodi di spettroscopia laser possono essere utilizzati per la transilluminazione della cavità toracica, l'esame dei vasi sanguigni, la fotografia degli organi interni per studiarne le funzioni, le funzioni e il rilevamento dei tumori.

Studio e identificazione di grandi molecole (DNA, RNA, ecc.) E virus, immunolo, ricerche, studio di cinetica e biolo, attività di microrganismi, microcircolazione in vasi sanguigni, misurazione di velocità di flussi biolo, liquidi - gli scopi principali di metodi della spettrometria laser Rayleigh e Doppler, metodi espressi ad alta sensibilità che consentono misure a concentrazioni estremamente basse delle particelle in studio. Con l'aiuto di L. viene eseguita un'analisi microspettrale dei tessuti, guidata dalla natura della sostanza evaporata sotto l'azione delle radiazioni.

Dosimetria della radiazione laser

In relazione alle fluttuazioni della potenza del corpo attivo di L., in particolare gas (ad esempio elio-neon), durante il loro funzionamento, nonché in conformità con i requisiti di sicurezza, il controllo dosimetrico viene sistematicamente effettuato utilizzando speciali dosimetri calibrati secondo ai misuratori di potenza di riferimento standard, in particolare del tipo IMO-2, e certificati dal servizio metrologico statale. La dosimetria permette di definire dosi terapeutiche efficaci e densità di potenza che causano biol, efficienza di radiazione laser.

Laser in chirurgia

Il primo campo di applicazione di L. in medicina fu la chirurgia.

Indicazioni

La capacità del raggio laser di sezionare i tessuti ha permesso di introdurlo nella pratica chirurgica. L'effetto battericida, le proprietà coagulanti di un "bisturi laser" hanno costituito la base per la sua applicazione durante le operazioni in corso - kish. tratto, organi parenchimali, durante operazioni neurochirurgiche, in pazienti che soffrono di aumento del sanguinamento (emofilia, malattia da radiazioni, ecc.).

L'elio-neon e l'anidride carbonica L. sono utilizzati con successo per alcune malattie e lesioni chirurgiche: ferite e ulcere infette che non guariscono a lungo, ustioni, endarterite obliterante, artrosi deformante, fratture, autotrapianto della pelle su superfici ustionate, ascessi e flemmone di tessuti molli, ecc. Le unità laser "Scalpel" e "Pulsar" sono progettate per tagliare ossa e tessuti molli. È stato stabilito che la radiazione di L. stimola i processi di rigenerazione modificando la durata delle fasi del decorso del processo della ferita. Ad esempio, dopo aver aperto gli ascessi e trattato le pareti delle cavità di L., il tempo di guarigione della ferita è significativamente ridotto rispetto ad altri metodi di trattamento riducendo l'infezione della superficie della ferita, accelerando la pulizia della ferita da masse purulente-necrotiche e la formazione di granulazioni e l'epitelizzazione. Gistol e cytol, gli studi hanno mostrato un aumento dei processi riparativi a causa di un aumento della sintesi di RNA e DNA nel citoplasma dei fibroblasti e del contenuto di glicogeno nel citoplasma dei leucociti neutrofili e dei macrofagi, una diminuzione del numero di microrganismi e del numero di associazioni microbiche nella secrezione della ferita, diminuzione del biolo, attività dello stafilococco aureo patogeno.

Metodologia

La lesione (ferita, ulcera, superficie ustionata, ecc.) È suddivisa condizionatamente in campi. Ogni campo viene irradiato con L. di bassa potenza (10-20 mW) giornalmente o ogni 1-2 giorni per 5-10 minuti. Il corso del trattamento è di 15-25 sessioni. Se necessario, dopo 25-30 giorni, puoi condurre un secondo corso; di solito non vengono ripetuti più di 3 volte.

L'uso di laser in chirurgia (da materiali aggiuntivi)

Gli studi sperimentali per studiare l'effetto della radiazione laser su oggetti biologici furono avviati nel 1963-1964. in URSS, USA, Francia e altri paesi. Le proprietà della radiazione laser sono state rivelate, la segale ha determinato la possibilità di utilizzarla nella medicina clinica. Il raggio laser provoca l'obliterazione dei vasi sanguigni e linfatici, impedendo così la disseminazione di cellule tumorali maligne e provocando un effetto emostatico. L'effetto termico della radiazione laser sui tessuti situati in prossimità dell'area operatoria è minimo, ma sufficiente a garantire l'asepsi della superficie della ferita. Le ferite del laser guariscono più velocemente delle ferite inflitte con un bisturi o un coltello elettrico. Il laser non influisce sul funzionamento dei sensori di potenziale bioelettrico. Inoltre, la radiazione laser provoca un effetto fotodinamico: la distruzione di tessuti precedentemente fotosensibilizzati e i laser ad eccimeri, utilizzati, ad esempio, in oncologia, provocano l'effetto della fotodecomposizione (distruzione dei tessuti). La radiazione dei laser a bassa energia ha un effetto stimolante sui tessuti e quindi viene utilizzata per trattare le ulcere trofiche.

Le proprietà dei diversi tipi di laser sono determinate dalla lunghezza d'onda della luce. Pertanto, un laser ad anidride carbonica con una lunghezza d'onda di 10,6 μm ha la proprietà di sezionare i tessuti biologici e, in misura minore, di coagularli, un laser che opera su granato di ittrio alluminio con neodimio (laser YAG) con una lunghezza d'onda più corta (1,06 μm) - la capacità di distruggere e coagulare i tessuti e la sua capacità di sezionare i tessuti è relativamente piccola.

Ad oggi, nella medicina clinica vengono utilizzate diverse dozzine di tipi di sistemi laser, operanti in diverse gamme dello spettro elettromagnetico (dall'infrarosso all'ultravioletto). I laser ad anidride carbonica, i laser ad argon, i laser YAG, ecc. sono prodotti in serie all'estero per l'uso in chirurgia e i laser a elio-veoni ea semiconduttore per scopi terapeutici. Nell'URSS laser ad anidride carbonica del tipo "Yatagan" per uso in oftalmologia, laser "Scalpel-1", "Romashka-1" (tsvetn. Fig. 13), "Romashka-2" per uso in chirurgia, elio-neon laser del tipo L G-75 e "Yagoda" per scopi terapeutici, i laser a semiconduttore sono in preparazione per la produzione industriale.

A metà degli anni '60. I chirurghi sovietici B. M. Khromov, N. F. Gamaleya e S. D. Pletnev furono tra i primi a utilizzare i laser per trattare tumori benigni e maligni della pelle e delle mucose visibili. Lo sviluppo della chirurgia laser nell'URSS è associato alla creazione nel 1969-1972. campioni seriali di laser ad anidride carbonica sovietici. Nel 1973-1974 A. I. Golovnya e A. A. Vishnevsky (junior) et al. dati pubblicati sull'uso riuscito di un laser ad anidride carbonica per la chirurgia del capezzolo di Vater e ai fini della plastica cutanea. Nel 1974, AD Arapov et al. riportato i primi interventi per la correzione della stenosi valvolare dell'arteria polmonare, eseguiti mediante irradiazione laser.

Nel 1973-1975. dipendenti del laboratorio di chirurgia laser (attualmente, l'epoca dell'Istituto di ricerca di chirurgia laser M3 dell'URSS) sotto la guida del prof. O. K. Skobelkina ha svolto ricerche sperimentali fondamentali sull'uso di un laser ad anidride carbonica nella chirurgia addominale, plastica e purulenta e dal 1975 è iniziata la loro introduzione nella pratica clinica. Al momento, è già stata accumulata esperienza nell'uso di un laser in medicina e sono stati formati specialisti in chirurgia laser, decine di migliaia di operazioni con radiazioni laser sono state eseguite in istituzioni mediche. L'Istituto di ricerca di chirurgia laser M3 dell'URSS sta sviluppando nuove direzioni per l'uso della tecnologia laser, ad esempio negli interventi chirurgici endoscopici, nella cardiochirurgia e nell'angiologia, nelle operazioni di microchirurgia, per la terapia fotodinamica, la riflessologia.

Chirurgia laser dell'esofago, dello stomaco e dell'intestino. Le operazioni sui corpi sono andate - kish. tratto, eseguito utilizzando strumenti di taglio convenzionali, sono accompagnati da sanguinamento, formazione di microematomi intraorganici lungo la linea di dissezione della parete di un organo cavo, nonché infezione dei tessuti con il contenuto di organi cavi lungo la linea di incisione. L'uso di un bisturi laser ha permesso di evitarlo. L'operazione viene eseguita su un campo sterile "asciutto". Nei pazienti oncologici, il rischio di diffusione di cellule tumorali maligne attraverso i vasi sanguigni e linfatici al di fuori della ferita chirurgica è contemporaneamente ridotto. I cambiamenti necrobiotici vicino all'incisione laser sono minimi, in contrasto con i danni causati dai tradizionali strumenti da taglio e dall'elettrocoltello. Pertanto, le ferite laser guariscono con una risposta infiammatoria minima. Le proprietà uniche del bisturi laser hanno dato luogo a numerosi tentativi di utilizzarlo nella chirurgia addominale. Tuttavia, questi tentativi non hanno dato l'effetto previsto, poiché la dissezione del tessuto è stata eseguita con una messa a fuoco visiva approssimativa e un movimento libero del punto luminoso del raggio laser lungo la linea di incisione prevista. Allo stesso tempo, non sempre era possibile eseguire un'incisione incruenta di tessuti, soprattutto quelli riccamente vascolarizzati, come i tessuti delle pareti dello stomaco e dell'intestino. Un'incisione laser nei vasi sanguigni con un diametro superiore a 1 mm provoca sanguinamento abbondante; il sangue versato scherma la radiazione laser, riduce rapidamente la velocità del taglio, per cui il laser perde le proprietà del bisturi. Inoltre, esiste il rischio di danni accidentali a tessuti e organi più profondi, nonché di surriscaldamento delle strutture tissutali.

I lavori degli scienziati sovietici O. K. Skobelkin, E. I. Brekhov, B. N. Malyshev, V. A. Salyuk (1973) hanno mostrato che una temporanea cessazione della circolazione sanguigna lungo la linea di dissezione di un organo consente di massimizzare le proprietà positive di un laser ad anidride carbonica, in modo significativo ridurre la necrosi della coagulazione dell'area, aumentare la velocità del taglio, ottenere la "saldatura biologica" degli strati di tessuto sezionato utilizzando radiazioni laser a bassa potenza (15-25 W). Quest'ultimo è particolarmente importante nella chirurgia addominale. La leggera adesione formata durante l'incisione dovuta alla coagulazione superficiale dei tessuti mantiene gli strati della parete sezionata dello stomaco o dell'intestino allo stesso livello, il che crea le condizioni ottimali per eseguire la fase più lunga e critica dell'operazione: la formazione di un'anastomosi. L'uso di un bisturi laser per operazioni su organi cavi è diventato possibile dopo lo sviluppo di una serie di speciali strumenti chirurgici laser e dispositivi di sutura (tsvetn. Fig. 1, 2). Numerosi esperimenti ed esperienza clinica con l'uso dei laser nella chirurgia addominale hanno permesso di formulare i requisiti di base per gli strumenti. Devono essere in grado di creare compressione locale e fornire sanguinamento degli organi lungo la linea di dissezione tissutale; proteggere i tessuti e gli organi circostanti dai raggi diretti e riflessi; per dimensioni e forma deve essere adattato per eseguire l'una o l'altra tecnica operativa, specialmente in aree difficili da raggiungere; promuovere la dissezione accelerata dei tessuti senza aumentare la potenza della radiazione laser grazie alla presenza di un intervallo costante tra i tessuti e il cono della guida di luce; fornire una saldatura biologica di alta qualità dei tessuti.

Attualmente, nella chirurgia addominale, le suturatrici meccaniche sono ampiamente utilizzate (vedi). Riducono il tempo delle operazioni, consentono la dissezione e la connessione asettiche e di alta qualità delle pareti degli organi cavi, tuttavia, la linea della sutura meccanica spesso sanguina e l'alto rullo soprascapolare richiede un'attenta peritonizzazione. Le cucitrici laser sono più avanzate, ad esempio la NZhKA-60 unificata. Usano anche il principio della compressione tissutale locale dosata: prima, la parete di un organo cavo viene cucita con graffette metalliche, quindi, utilizzando un laser, viene tagliata tra due file di staffe sovrapposte. A differenza di una sutura meccanica convenzionale, la linea di sutura laser è sterile, meccanicamente e biologicamente tesa e non sanguina; un sottile film di necrosi coagulativa lungo la linea di incisione impedisce la penetrazione di microrganismi nei tessuti; la cresta sopraclavicolare è bassa e facilmente immersa da suture sieroso-muscolari.

L'originale è il dispositivo di sutura chirurgica laser UPO-16, che differisce per molti aspetti dai noti dispositivi di sutura meccanica. La particolarità del suo design sta nel fatto che permette, al momento della compressione del tessuto, di produrre il suo allungamento grazie ad uno speciale telaio di fissaggio. Ciò rende possibile più che raddoppiare la velocità di dissezione dei tessuti senza aumentare la potenza della radiazione. Il dispositivo UPO-16 viene utilizzato per la resezione dello stomaco, dell'intestino tenue e crasso, nonché per tagliare un tubo dalla grande curvatura dello stomaco durante la chirurgia plastica esofagea.

La creazione di strumenti laser e dispositivi di sutura ha permesso di sviluppare metodi per la resezione prossimale e distale dello stomaco, la gastrectomia totale, varie opzioni per la chirurgia plastica dell'esofago con frammenti dello stomaco e dell'intestino crasso e interventi chirurgici sull'intestino crasso (fiori, Tavola, Art. 432, Fig. 6-8). L'esperienza collettiva delle istituzioni mediche che utilizzano questi metodi, basata su un materiale di grandi dimensioni (2mila interventi chirurgici), ci consente di concludere che le operazioni che utilizzano i laser, a differenza di quelle tradizionali, sono accompagnate da 2-4 volte meno complicanze e 1,5-3 volte inferiori mortalità. Inoltre, quando si utilizza la tecnologia laser, si osservano risultati a lungo termine più favorevoli del trattamento chirurgico.

Negli interventi chirurgici sulle vie biliari extraepatiche, i laser hanno un indiscutibile vantaggio rispetto ad altri strumenti di taglio. La completa sterilità, la perfetta emostasi nell'area della dissezione tissutale facilitano notevolmente il lavoro del chirurgo e contribuiscono a migliorare la qualità dell'intervento e a migliorare i risultati del trattamento. Per eseguire operazioni sui dotti biliari extraepatici, sono stati creati speciali strumenti laser che consentono di eseguire con successo varie opzioni per la coledocotomia con l'imposizione di anastomosi biliodigestive, papillosfinterotomia e papillosfinteroplastica. Le operazioni sono praticamente incruente e atraumatiche, il che garantisce un alto livello delle loro prestazioni tecniche.

Non meno efficace è l'uso di un bisturi laser durante la colecistectomia. Con relazioni topografiche e anatomiche favorevoli, quando un raggio laser focalizzato può essere consegnato liberamente a tutte le parti della cistifellea, viene rimosso utilizzando l'effetto della preparazione fotoidraulica, che esclude la minima lesione al parenchima epatico. Allo stesso tempo, viene eseguita una completa interruzione dell'emorragia e del flusso biliare dai piccoli dotti del letto vescicale. Pertanto, non è necessario suturarlo in futuro. In assenza di condizioni per la libera manipolazione del raggio laser nella profondità della ferita, la colecistectomia viene eseguita nel solito modo e l'arresto del sanguinamento parenchimale e della perdita di bile nell'area operatoria viene effettuato da un raggio sfocato di radiazione laser . In questo caso, il laser elimina anche l'imposizione di suture emostatiche sul letto della cistifellea, to-rye, ferendo vasi e dotti biliari vicini, portando alla loro necrosi focale.

Nella chirurgia d'urgenza delle vie biliari, un bisturi laser può essere indispensabile. Viene utilizzato in alcuni casi per rimuovere la cistifellea e, in alcuni casi, come mezzo altamente efficace per fermare il sanguinamento. Nei casi in cui la cistifellea è praticamente inamovibile e si richiede la sua demucosazione, che, se eseguita in modo acuto, è associata a rischio di sanguinamento, è consigliabile far evaporare la mucosa con radiazione laser defocalizzata. La rimozione completa della mucosa con emostasi completa e la sterilizzazione della superficie della ferita forniscono un decorso postoperatorio regolare. L'uso della tecnologia laser apre nuove possibilità per migliorare la qualità del trattamento dei pazienti con malattie del sistema biliare, la frequenza degli interventi chirurgici per i quali è ora aumentata in modo significativo.

L'uso dei laser nella chirurgia degli organi parenchimali della cavità addominale. Le caratteristiche della struttura anatomica degli organi parenchimali con il loro sistema vascolare ramificato determinano le difficoltà dell'intervento chirurgico e la gravità del periodo postoperatorio. Pertanto, sono ancora in corso ricerche sui mezzi e metodi più efficaci per arrestare il sanguinamento, la fuoriuscita di bile e la fuoriuscita di enzimi durante gli interventi chirurgici sugli organi parenchimali. Molte strade e mezzi per fermare il sanguinamento dal tessuto epatico sono offerti, la segale, purtroppo, non soddisfa i chirurghi.

Dal 1976 sono state studiate le possibilità e le prospettive dell'utilizzo di vari tipi di laser nelle operazioni sugli organi parenchimali. Non solo sono stati studiati i risultati dell'impatto dei laser sul parenchima, ma sono stati sviluppati anche metodi di interventi chirurgici su fegato, pancreas e milza.

Quando si sceglie un metodo di intervento chirurgico sul fegato, è necessario risolvere contemporaneamente problemi come l'interruzione temporanea del flusso sanguigno nella parte rimossa dell'organo, l'arresto del sanguinamento da grandi vasi e la fuoriuscita di bile dai dotti dopo la resezione dell'organo e l'arresto del parenchima sanguinamento.

Per il dissanguamento della parte rimossa del fegato, nell'esperimento è stato sviluppato uno speciale epatoclemma. A differenza di strumenti simili proposti in precedenza, fornisce una compressione completa e uniforme dell'organo. In questo caso, il parenchima epatico non viene danneggiato e il flusso sanguigno nella sua parte distale si interrompe. Uno speciale dispositivo di fissaggio consente di mantenere l'epatoclemma sul bordo della parte non rimovibile del fegato dopo aver tagliato l'area da rimuovere. Questo, a sua volta, consente di manipolare liberamente non solo su grandi vasi e condotti, ma anche sul parenchima dell'organo.

Quando si scelgono i metodi di trattamento per i grandi vasi e i dotti epatici, si dovrebbe tenere conto del fatto che i laser ad anidride carbonica e i laser YAG verranno utilizzati per fermare il sanguinamento parenchimale dai piccoli vasi e la fuoriuscita di bile dai piccoli dotti. Per il lampeggiamento di vasi e condotti di grandi dimensioni, è consigliabile utilizzare una cucitrice, to-ry fornisce un arresto completo del sanguinamento da essi con l'aiuto di staffe di tantalio; puoi ritagliarli con clip speciali. Come hanno mostrato i risultati dello studio, le staffe sono tenute saldamente sui fasci vascolare-duttali sia prima che dopo il trattamento della superficie della ferita dell'organo con un raggio laser. Al confine della parte rimanente e rimossa del fegato, vengono applicati e fissati gli epatoclemmi, in Crimea il parenchima e allo stesso tempo vengono schiacciati grandi vasi e dotti. La capsula epatica viene sezionata con un bisturi chirurgico e i vasi e i dotti vengono cuciti con una cucitrice. La parte rimossa del fegato viene tagliata con un bisturi lungo il bordo delle staffe. Per fermare completamente il sanguinamento e la perdita di bile, il parenchima epatico viene trattato con un raggio sfocato di un laser ad anidride carbonica o un laser YAG. L'arresto del sanguinamento parenchimale dalle ferite del fegato con il laser YAG è 3 volte più veloce rispetto al laser ad anidride carbonica.

L'intervento chirurgico sul pancreas ha le sue caratteristiche. Come sapete, questo organo è molto sensibile a qualsiasi lesione chirurgica, quindi le manipolazioni grossolane sul pancreas spesso contribuiscono allo sviluppo della pancreatite postoperatoria. È stata sviluppata una clip speciale che consente, senza distruggere il parenchima pancreatico, di fornirne la resezione con un raggio laser. Sulla parte da rimuovere viene applicata una clip laser con una fessura al centro. Il tessuto ghiandolare viene attraversato lungo la fessura guida con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica. In questo caso, il parenchima dell'organo e il dotto pancreatico, di norma, sono completamente sigillati ermeticamente, il che consente di evitare ulteriori lesioni durante la sutura per sigillare il moncone dell'organo.

Lo studio dell'effetto emostatico di vari tipi di laser nelle lesioni della milza ha mostrato che il sanguinamento da piccole ferite della milza può essere fermato sia dal laser ad anidride carbonica che dal laser YAG, e il sanguinamento da grandi ferite può essere fermato solo dalla radiazione laser YAG.

L'uso del laser nella chirurgia del polmone e della pleura. Un raggio laser ad anidride carbonica viene utilizzato durante la toracotomia (per tagliare i muscoli intercostali e la pleura), in modo che la perdita di sangue in questa fase non superi i 100 ml. Utilizzando morsetti di compressione, le resezioni atipiche del piccolo polmone vengono eseguite dopo che il tessuto polmonare è stato suturato con dispositivi U0-40 o U0-60. La dissezione della parte resecata del polmone con un raggio laser focalizzato e la successiva elaborazione del parenchima polmonare con un raggio sfocato consentono di ottenere un'emostasi e un'aerostasi affidabili. Quando si eseguono resezioni polmonari anatomiche, il bronco principale viene cucito con un dispositivo U0-40 o U0-60 e incrociato con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica. Di conseguenza, si ottiene la sterilizzazione e la sigillatura del moncone del bronco. La superficie della ferita del tessuto polmonare ai fini dell'emostasi e dell'aerostasi viene trattata con un raggio sfocato. La perdita di sangue operativa quando si utilizza un laser è ridotta del 30-40%, postoperatoria - 2-3 volte.

Nel trattamento chirurgico dell'empiema pleurico, l'apertura della cavità dell'empiema e le manipolazioni in essa vengono eseguite con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica, l'emostasi finale e la sterilizzazione della cavità dell'empiema vengono eseguite con un raggio sfocato. Di conseguenza, la durata dell'intervento si riduce di 1-2 volte e la perdita di sangue si riduce di 2-4 volte.

L'uso del laser in cardiochirurgia. Per il trattamento delle aritmie sopraventricolari del cuore, viene utilizzato il laser A e G, con l'aiuto del quale viene attraversato il fascio di His o percorsi anormali del cuore. Il raggio laser viene erogato per via intracardiaca durante la toracotomia e la cardiotomia o per via intravasale utilizzando una guida luminosa flessibile posizionata in una speciale sonda vascolare.

Recentemente, in URSS e negli Stati Uniti sono stati avviati studi promettenti sulla rivascolarizzazione miocardica laser nella malattia coronarica. La rivascolarizzazione laser in combinazione con l'innesto di bypass coronarico viene eseguita su un cuore fermo e un intervento che consiste solo nell'uso di un laser viene eseguito su un cuore battente. Con brevi impulsi di un potente laser ad anidride carbonica, vengono realizzati 40-70 canali passanti nella parete del ventricolo sinistro. La parte epicardica dei canali viene trombizzata premendo il tampone per diversi minuti. La parte intramurale dei canali serve ad alimentare il miocardio ischemico con sangue proveniente dal lume del ventricolo. Successivamente, attorno ai canali si forma una rete di microcapillari, migliorando la nutrizione del miocardio.

L'uso del laser nella chirurgia plastica della pelle. Un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica viene utilizzato per l'escissione radicale, all'interno di tessuti sani, di piccoli tumori benigni e maligni. Formazioni più grandi (fibromi, ateromi, papillomi, nevi pigmentati, cancro e melanoma della pelle, metastasi alla pelle di tumori maligni, nonché un tatuaggio) vengono distrutte dall'esposizione a un raggio laser sfocato (tsvetn. Fig. 12-15 ). La guarigione di piccole ferite in questi casi avviene sotto la crosta. Le grandi superfici della ferita sono chiuse con un autoinnesto cutaneo. I vantaggi della chirurgia laser sono la buona emostasi, la sterilità della superficie della ferita e l'elevata radicalità dell'intervento. Nei tumori maligni della pelle inoperabili, in particolare in decomposizione, viene utilizzato un laser per evaporare e distruggere il tumore, il che consente di sterilizzare la superficie, interrompere il sanguinamento ed eliminare gli odori sgradevoli.

Buoni risultati, soprattutto in termini estetici, si ottengono con il laser ad argon nel trattamento dei tumori vascolari e nella rimozione dei tatuaggi. La radiazione laser viene utilizzata per preparare il sito ricevente e raccogliere (prelevare) un innesto cutaneo. Il sito ricevente per le ulcere trofiche viene sterilizzato e rinfrescato con un raggio laser focalizzato e sfocato, per le ferite dopo ustioni profonde, la necrectomia viene eseguita con un raggio sfocato. Per prendere un lembo cutaneo a tutto spessore come innesto, viene utilizzato l'effetto della preparazione fotoidraulica laser dei tessuti biologici, sviluppata presso l'Istituto di ricerca di chirurgia laser M3 dell'URSS. Per fare ciò, una soluzione salina isotonica o una soluzione allo 0,25-0,5% di novocaina viene iniettata nel tessuto sottocutaneo. Con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica, l'innesto viene separato dai tessuti sottostanti a causa della cavitazione del liquido precedentemente introdotto, che avviene sotto l'azione dell'alta temperatura nel punto di esposizione del laser. Di conseguenza, non si formano ematomi e si ottiene la sterilità dell'innesto, che contribuisce al suo migliore attecchimento (tsvetn. Fig. 9-11). Secondo un ampio materiale clinico, il tasso di attecchimento di un autoinnesto prelevato con un laser raggiunge il 96,5% in generale e il 100% nella chirurgia maxillo-facciale.

Chirurgia laser delle malattie purulente dei tessuti molli. L'uso di un laser in quest'area ha permesso di ottenere una riduzione di 1,5-2 volte della durata del trattamento, nonché un risparmio di medicinali e medicazioni. Con un focus purulento relativamente piccolo (ascesso, carbonchio), viene asportato radicalmente con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica e viene applicata una sutura primaria. Sulle parti aperte del corpo, è più opportuno far evaporare la messa a fuoco con un raggio sfocato e curare la ferita sotto la crosta, il che conferisce un effetto cosmetico del tutto soddisfacente. Grandi ascessi, compresa la post-iniezione, così come la mastite purulenta, vengono aperti meccanicamente. Dopo aver rimosso il contenuto dell'ascesso, le pareti della cavità vengono trattate alternativamente con un raggio laser focalizzato e sfocato per evaporare i tessuti necrotici, sterilizzarli ed emostasi (stampa. Fig. 3-5). Dopo il trattamento laser, le ferite purulente, comprese quelle postoperatorie, vengono suturate; nello stesso momento l'aspirazione attiva e frazionaria dei loro contenuti e il lavaggio di una cavità sono necessari. Secondo studi batteriologici, a seguito dell'uso della radiazione laser, il numero di corpi microbici per 1 g di tessuto della ferita in tutti i pazienti è inferiore al livello critico (104-101). Per stimolare la guarigione delle ferite purulente, è consigliabile utilizzare laser a bassa energia.

Con ustioni termiche di III grado, la necrectomia viene eseguita con un raggio focalizzato di un laser ad anidride carbonica, grazie al quale si ottengono l'emostasi e la sterilizzazione della ferita. Quando si utilizza un laser, la perdita di sangue si riduce di 3-5 volte e diminuisce anche la perdita di proteine ​​\u200b\u200bcon l'essudato. L'intervento si conclude con l'autoplastica con lembo cutaneo preparato mediante preparazione laser fotoidraulica di tessuti biologici. Questo metodo riduce la mortalità e migliora i risultati funzionali ed estetici.

Negli interventi sulla regione anorettale, ad esempio, per il trattamento chirurgico delle emorroidi, viene utilizzato più spesso un laser ad anidride carbonica. È caratteristico che la guarigione della ferita dopo il taglio del nodo emorroidario avvenga con una sindrome del dolore meno pronunciata rispetto a un'operazione convenzionale, l'apparato dello sfintere inizia a funzionare prima e le stenosi dell'ano si sviluppano meno spesso. L'escissione delle fistole pararettali e delle fessure dell'ano con un raggio laser ad anidride carbonica consente di ottenere la completa sterilità della ferita, e quindi guarisce bene dopo essere stata strettamente suturata. L'uso di un laser per l'escissione radicale delle fistole coccigee epiteliali è efficace.

L'uso del laser in urologia e ginecologia. I laser ad anidride carbonica sono utilizzati per la circoncisione, la rimozione di tumori benigni e maligni del pene, la parte esterna dell'uretra. Un raggio laser defocused vaporizza piccoli tumori della vescica con accesso transaddominale, un raggio focalizzato viene utilizzato per resecare la parete della vescica con tumori più grandi, che raggiunge una buona emostasi e aumenta la radicalità dell'intervento. I tumori e le stenosi intrauretrali, così come i tumori della vescica, vengono rimossi e ricanalizzati utilizzando un laser ad argon o YAG, la cui energia viene erogata al sito dell'operazione utilizzando fibre ottiche attraverso retrocistoscopi rigidi o flessibili.

I laser ad anidride carbonica sono utilizzati per il trattamento di tumori benigni e maligni dei genitali esterni, per la chirurgia plastica vaginale e l'amputazione transvaginale dell'utero. La conizzazione laser della cervice ha ottenuto riconoscimenti nel trattamento di erosioni, malattie precancerose, cancro della cervice e del canale cervicale. Con l'aiuto di un laser ad anidride carbonica, vengono eseguite la resezione delle appendici uterine, l'amputazione dell'utero e la miomectomia. Di particolare interesse sono le operazioni ricostruttive con tecniche microchirurgiche nel trattamento dell'infertilità femminile. Le aderenze vengono sezionate con un laser, vengono resecate sezioni otturate delle tube di Falloppio, vengono creati fori artificiali nella tuba di Falloppio distale o nella sua parte intramurale.

La chirurgia endoscopica laser viene utilizzata per trattare le malattie della laringe, della faringe, della trachea, dei bronchi, dell'esofago, dello stomaco, dell'intestino, dell'uretra e della vescica. Laddove l'accesso al tumore è possibile solo con l'ausilio di sistemi endoscopici rigidi, viene utilizzato un laser ad anidride carbonica collegato ad un microscopio operatorio. Il raggio di questo laser permette di vaporizzare o distruggere un tumore, o di ricanalizzare il lume di un organo tubolare che è stato murato da un tumore o da una stenosi. L'impatto sulle formazioni patologiche situate negli organi tubolari e accessibili per l'ispezione solo con l'ausilio di apparecchiature endoscopiche flessibili viene effettuato da un laser ad argon o YAG, la cui energia viene fornita attraverso fibre ottiche di quarzo.

I metodi più ampiamente endoscopici di chirurgia laser sono utilizzati per la coagulazione dei vasi sanguigni nel sanguinamento acuto da ulcere gastriche e duodenali. Recentemente, la radiazione laser è stata utilizzata per il trattamento radicale del cancro gastrico in stadio I, del cancro del retto e del colon, nonché per la ricanalizzazione del lume dell'esofago o del retto ostruito da un tumore, che evita l'imposizione di una gastrostomia o colostomia permanente .

Microchirurgia laser. Gli interventi di microchirurgia laser vengono eseguiti utilizzando un laser ad anidride carbonica collegato ad un microscopio operatorio dotato di micromanipolatore. Questo metodo viene utilizzato per far evaporare o distruggere piccoli tumori del cavo orale, faringe, laringe, corde vocali, trachea, bronchi, durante operazioni sull'orecchio medio, per il trattamento di malattie della cervice, per interventi ricostruttivi sulle tube di Falloppio. Con l'ausilio di un microscopio operatorio con micromanipolatore, un raggio laser sottile (diametro 0,1 - 0,15 mm) viene diretto con precisione sull'oggetto operato, il che consente di eseguire interventi precisi senza danneggiare i tessuti sani. La microchirurgia laser presenta altri due vantaggi: contemporaneamente alla rimozione della formazione patologica, viene eseguita l'emostasi; il manipolatore laser si trova a 30-40 cm di distanza dall'oggetto operato, quindi il campo operatorio è ben visibile, mentre durante le normali operazioni è ostruito da strumenti. Recentemente, l'energia dei laser operanti su anidride carbonica, argon e granato ittrio-alluminio con neodimio è stata utilizzata per anastomizzare piccoli vasi sanguigni, tendini e nervi.

Angioplastica laser. Attualmente è allo studio la possibilità di ripristinare la pervietà delle arterie di medio calibro con l'ausilio di radiazioni da anidride carbonica, laser ad argon e laser YAG. A causa della componente termica del raggio laser, è possibile la distruzione o l'evaporazione di coaguli di sangue e placche aterosclerotiche. Tuttavia, quando si utilizzano questi laser, la parete del vaso sanguigno stesso viene spesso danneggiata, il che porta a sanguinamento o formazione di coaguli di sangue nell'area di esposizione al laser. Non meno efficace e più sicuro è l'uso della radiazione laser ad eccimeri, la cui energia provoca la distruzione di una formazione patologica a causa di una reazione fotochimica che non è accompagnata da un aumento della temperatura e da una reazione infiammatoria. L'introduzione diffusa del metodo dell'angioplastica laser nella pratica clinica è ostacolata dal numero ancora limitato di laser ad eccimeri e di cateteri speciali e molto complessi con canali per l'illuminazione, la fornitura di energia laser e la rimozione dei prodotti di decadimento dei tessuti.

Terapia fotodinamica laser. È noto che i derivati ​​nek-ry delle ematoporfirine sono assorbiti più attivamente dalle cellule dei tumori maligni e vi rimangono più a lungo che nelle cellule normali. La terapia fotodinamica dei tumori della pelle e delle mucose visibili, nonché dei tumori della trachea, dei bronchi, dell'esofago, dello stomaco, dell'intestino e della vescica si basa su questo effetto. Un tumore maligno precedentemente fotosensibilizzato dall'introduzione di ematoporfirina viene irradiato con un laser nella banda rossa o blu-verde dello spettro. Come risultato di questa esposizione, le cellule tumorali vengono distrutte, mentre le cellule normali adiacenti che sono state anch'esse esposte alle radiazioni rimangono invariate.

Laser in oncologia

Nel 1963-1965 in URSS e SETA sono stati condotti esperimenti su animali, che hanno dimostrato che i tumori trapiantabili possono essere distrutti dalle radiazioni di L.. Nel 1969 a Ying-quei problemi di oncologia dell'Accademia delle scienze della SSR ucraina (Kiev) è stato aperto il primo dipartimento di terapia laser onkol, un profilo, dotato di un'installazione speciale, con l'aiuto di un taglio, pazienti con pelle i tumori sono stati trattati (Fig. 2). In futuro, sono stati fatti tentativi per diffondere la terapia laser per tumori e altre localizzazioni.

Indicazioni

L. è utilizzato nel trattamento dei tumori cutanei benigni e maligni, nonché di alcune condizioni precancerose degli organi genitali femminili. L'impatto sui tumori localizzati in profondità di solito richiede la loro esposizione, perché quando passa attraverso i tessuti, la radiazione laser è significativamente indebolita. A causa del più intenso assorbimento della luce, i tumori pigmentati - melanomi, emangiomi, nevi pigmentati, ecc. - sono più facilmente suscettibili alla terapia laser rispetto a quelli non pigmentati (Fig. 3). Sono in fase di sviluppo metodi per l'uso di L. per il trattamento di tumori di altri organi (laringe, genitali, ghiandola mammaria, ecc.).

Controindicazione all'uso di L. sono tumori situati vicino agli occhi (a causa del rischio di danni all'organo della vista).

Metodologia

Esistono due metodi per applicare L.: l'irradiazione del tumore ai fini della necrosi e la sua escissione. Quando si esegue il trattamento per provocare la necrosi tumorale, viene eseguito quanto segue: 1) trattamento dell'oggetto con piccole dosi di radiazioni, sotto l'azione del quale il sito del tumore viene distrutto e il resto diventa gradualmente necrotico; 2) irraggiamento con dosi elevate (da 300 a 800 j/cm2); 3) irradiazione multipla, con conseguente morte totale del tumore. Nel trattamento della necrotizzazione, l'irradiazione dei tumori della pelle inizia dalla periferia, spostandosi gradualmente verso il centro, catturando solitamente una striscia di confine di tessuti normali larga 1,0-1,5 cm È necessario irradiare l'intera massa del tumore, poiché non- le aree irradiate sono fonte di ripresa della crescita. La quantità di energia di radiazione è determinata dal tipo di laser (impulso o azione continua), dalla regione spettrale e da altri parametri di radiazione, nonché dalle caratteristiche del tumore (pigmentazione, dimensione, densità, ecc.). Nel trattamento di tumori non pigmentati, possono essere introdotti in essi composti colorati che migliorano l'assorbimento delle radiazioni e la distruzione del tumore. A causa della necrosi tissutale, si forma una crosta nera o grigio scuro nel sito del tumore della pelle, che scompare dopo 2-6 settimane. (figura 4).

Quando il tumore viene asportato con un laser, si ottiene un buon effetto emostatico e asettico. Il metodo è in fase di sviluppo.

risultati

L. qualsiasi tumore accessibile alle radiazioni può essere distrutto. In questo caso non ci sono effetti collaterali, in particolare nel sistema ematopoietico, che consente di trattare pazienti anziani, pazienti debilitati e bambini piccoli. Con i tumori pigmentati, solo le cellule tumorali vengono distrutte selettivamente, il che garantisce un effetto parsimonioso e risultati esteticamente favorevoli. La radiazione può essere focalizzata con precisione e, pertanto, l'interferenza è strettamente localizzata. L'effetto emostatico della radiazione laser consente di limitare la perdita di sangue). Un risultato positivo nel trattamento del cancro della pelle, secondo le osservazioni di 5 anni, è stato notato nel 97% dei casi (Fig. 5).

Complicazioni: carbonizzazione

tessuto durante la dissezione.

Laser in oftalmologia

I tradizionali laser a impulsi non modulati (di solito su un rubino) sono stati utilizzati fino agli anni '70. per la cauterizzazione sul fondo, ad esempio, per formare un'adesione corioretinica nel trattamento e nella prevenzione del distacco di retina, con piccoli tumori, ecc. ) un raggio di luce.

Negli anni '70. in oftalmologia sono stati applicati con successo nuovi tipi di L. (tsvetn. fig. 1 e 2): gas L. ad azione costante, L. modulato con impulsi "giganti" (L. "freddo"), L. su coloranti e un certo numero di altri. Ha notevolmente ampliato l'area un cuneo, le applicazioni di L. su un occhio - l'intervento attivo sulle coperture interne di un occhio senza aprire la sua cavità è diventato possibile.

Il cuneo, l'oftalmologia laser rappresenta l'importanza pratica grande in seguito ad aree.

1. È noto che le malattie vascolari del fondo emergono (e in diversi paesi sono già emerse) al primo posto tra le cause di cecità incurabile. Tra questi è diffusa la retinopatia diabetica, che si sviluppa in quasi tutti i pazienti diabetici con una durata della malattia di 17-20 anni.

I pazienti di solito perdono la vista a causa di ripetute emorragie intraoculari da vasi neoformati patologicamente alterati. Con l'ausilio di un raggio laser (i migliori risultati sono dati dal gas, ad esempio argon, L. ad azione costante), vengono sottoposti sia vasi alterati con zone di stravaso, sia zone di vasi neoformati, particolarmente soggetti a rottura alla coagulazione. Un risultato positivo, che dura per un certo numero di anni, si osserva in circa il 50% dei pazienti. Solitamente aree della retina coagulate e non interessate, che non hanno funzioni primarie, valori (coagulazione panretinica).

2. Anche la trombosi dei vasi retinici (soprattutto le vene) divenne disponibile per dirigere la deposizione. effetti solo con l'uso di L. La coagulazione laser favorisce l'attivazione della circolazione sanguigna e l'ossigenazione nella retina, la riduzione o l'eliminazione dell'edema retinico trofico, che senza trattamento. l'esposizione di solito finisce con cambiamenti irreversibili severi (tsvetn. il fico. 7-9).

3. La degenerazione di una retina, particolarmente in uno stadio di uno stravaso, in alcuni casi con successo cede a terapia laser, i bordi rappresentano praticamente l'unica strada d'intervento attivo in questo patol, processo.

4. Anche i processi infiammatori focali nel fondo, la periflebite, le manifestazioni limitate di angiomatosi in alcuni casi vengono curate con successo con l'aiuto della terapia laser.

5. Cataratte secondarie e membrane nella pupilla, tumori e cisti dell'iride grazie all'uso di L. per la prima volta sono diventate oggetto di trattamento non chirurgico (tsvetn. Fig. 4-6).

Misure preventive contro i danni del laser

Protettivo e concerto. le misure per prevenire gli effetti negativi delle radiazioni L. e altri fattori correlati dovrebbero includere misure di natura collettiva: organizzativa, ingegneristica e tecnica. urbanistica, igienico-sanitaria, nonché predisporre dispositivi di protezione individuale.

È obbligatorio valutare i principali fattori e caratteristiche avversi della propagazione della radiazione laser (sia diretta che riflessa) prima di iniziare il funzionamento dell'installazione laser. La misurazione strumentale (nel caso estremo mediante calcolo) determina le probabili direzioni e aree in cui sono possibili livelli di radiazione pericolosi per il corpo (superiori all'MPC).

Per garantire condizioni di lavoro sicure, oltre alla stretta osservanza delle misure collettive, si raccomanda di utilizzare dispositivi di protezione individuale: occhiali, schermi, maschere con trasparenza spettrale selettiva e indumenti protettivi speciali. Un esempio di occhiali protettivi domestici contro le radiazioni laser nella regione spettrale con una lunghezza d'onda di 0,63-1,5 μm sono gli occhiali realizzati in vetro blu-verde SZS-22, che forniscono protezione per gli occhi dalle radiazioni di rubino e neodimio. Scudi protettivi e maschere sono più efficaci, guanti di camoscio o di pelle sono messi sulle mani. Si consiglia di indossare grembiuli e tuniche di vari colori. La scelta dei mezzi di protezione dovrebbe essere effettuata individualmente in ciascun caso da specialisti qualificati.

Supervisione medica di coloro che lavorano con il laser. I lavori relativi alla manutenzione dei sistemi laser sono inclusi negli elenchi dei lavori con condizioni di lavoro dannose e i lavoratori sono soggetti a visite mediche preliminari e periodiche (una volta all'anno). Negli esami è obbligatoria la partecipazione di un oftalmologo, terapeuta e neuropatologo. Nello studio dell'organo della visione viene utilizzata una lampada a fessura.

Oltre a una visita medica, viene eseguito un cuneo, un esame del sangue con la determinazione di emoglobina, eritrociti, reticolociti, piastrine, leucociti e ROE.

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Università statale di Ul'janovsk

Facoltà di specialità di trasferimento

Saggio

Per disciplina:

“Concetti della moderna scienza naturale”

Sul tema di:

“Il laser e la sua applicazione in medicina”

Completato:

Studente del gruppo FTS-17

Aleshin Alexey

Ulyanovsk, 2009

1. Introduzione 3

2. Laser 4

2.1 Dispositivo laser 5

2.2 Classificazione dei laser 9

3. Laser in medicina 10

3.1 Odontoiatria 11

3.2 Chirurgia 15

3.3 Malattie vascolari della pelle 16

3.4 Ringiovanimento della pelle 17

3.5 Rimozione di tatuaggi e macchie senili 18

3.6 L'uso del laser nel trattamento delle malattie otorinolaringoiatriche 19

3.7 Oftalmologia 20

4. Conclusione 21

Fonti 22

1. Introduzione

L'inizio del XX secolo è stato segnato dalle più grandi conquiste della mente umana. Il 7 maggio 1895, in una riunione della Russian Physical and Chemical Society, A. S. Popov dimostrò il dispositivo di comunicazione wireless da lui inventato e un anno dopo il tecnico e imprenditore italiano G. Marconi propose un dispositivo simile. Così è nata la radio. Alla fine del secolo uscente fu creata un'auto con motore a benzina, che sostituì quella inventata nel XVIII secolo. macchina a vapore. All'inizio del XX secolo, le linee della metropolitana erano già operative a Londra, New York, Budapest e Vienna. Il 17 dicembre 1903, i fratelli ingegneri americani Orville e Wilbor Wright volarono per 260 metri sul primo aeroplano al mondo da loro creato, e 12 anni dopo l'ingegnere russo II Sikorsky progettò e costruì il primo velivolo plurimotore al mondo, dandogli il nome "Ilya Muromets" . Non meno sorprendenti sono stati i risultati in fisica. In un solo decennio, all'inizio del secolo, sono state fatte cinque scoperte. Nel 1895 il fisico tedesco W. Roentgen scoprì un nuovo tipo di radiazione, che in seguito prese il suo nome; per questa scoperta ricevette nel 1901. Premio Nobel, diventando così il primo premio Nobel della storia. Nel 1896 Il fisico francese Antoine Henri Becquerel ha scoperto il fenomeno della radioattività - Premio Nobel nel 1903. Nel 1897. Il fisico inglese J. J. Thomson scoprì l'elettrone e ne misurò la carica l'anno successivo - Premio Nobel 1906 14 dicembre 1900 in una riunione della German Physical Society, Max Planck fornì una formula per l'emissività di un corpo nero; questa conclusione si basava su idee completamente nuove che divennero il fondamento della teoria quantistica, una delle principali teorie fisiche del 20° secolo. Nel 1905, il giovane Albert Einstein - allora solo 26 anni - pubblicò la teoria della relatività ristretta. Tutte queste scoperte hanno fatto un'impressione sbalorditiva e hanno gettato molte persone nella confusione: non si adattavano in alcun modo alla struttura della fisica esistente, richiedevano una revisione delle sue idee di base. Appena iniziato, il XX secolo ha segnato la nascita di una nuova fisica, ha segnato una linea invisibile, oltre la quale è rimasta la vecchia fisica, detta "classica". E oggi l'uomo ha a sua disposizione un raggio laser onnipotente. A cosa servirà questa nuova conquista della mente? Cosa diventerà il laser: uno strumento universale, un assistente affidabile o, al contrario, una formidabile arma spaziale, un altro cacciatorpediniere?

2. Laser

Laser(Inglese) laser, abr. da l notte UN amplificazione di S simulato E missione di R radiazione- "amplificazione della luce mediante emissione stimolata"), un generatore quantico ottico è un dispositivo che converte l'energia della pompa (luminosa, elettrica, termica, chimica, ecc.) nell'energia di un flusso di radiazione coerente, monocromatico, polarizzato e strettamente diretto. La base fisica del funzionamento del laser è il fenomeno quantomeccanico della radiazione stimolata (indotta). Il raggio laser può essere continuo, con ampiezza costante, oppure pulsato, raggiungendo potenze di picco estremamente elevate. In alcuni schemi, l'elemento di lavoro del laser viene utilizzato come amplificatore ottico per la radiazione proveniente da un'altra sorgente. Esiste un gran numero di tipi di laser che utilizzano tutti gli stati aggregati della materia come mezzo di lavoro. Alcuni tipi di laser, come i laser a soluzione di colorante oi laser a stato solido policromatici, possono generare un'intera gamma di frequenze (modalità della cavità ottica) su un'ampia gamma spettrale. Le dimensioni dei laser variano da quelle microscopiche per alcuni laser a semiconduttore alle dimensioni di un campo da calcio per alcuni laser in vetro al neodimio. Le proprietà uniche della radiazione laser hanno permesso di utilizzarli in vari rami della scienza e della tecnologia, nonché nella vita di tutti i giorni, dalla lettura e scrittura di CD alla ricerca nel campo della fusione termonucleare controllata. La base fisica per il funzionamento di un laser è il fenomeno della radiazione stimolata (indotta). L'essenza del fenomeno è che un atomo eccitato è in grado di emettere un fotone sotto l'influenza di un altro fotone senza il suo assorbimento, se l'energia di quest'ultimo è uguale alla differenza delle energie dei livelli dell'atomo prima e dopo il emissione. In questo caso il fotone emesso è coerente con il fotone che ha provocato la radiazione (ne è la “copia esatta”). È così che la luce viene amplificata. Questo fenomeno differisce dall'emissione spontanea, in cui i fotoni emessi hanno una direzione di propagazione, polarizzazione e fase casuale.

Laser elio-neon. Il raggio luminoso al centro non è in realtà un raggio laser, ma una scarica elettrica che genera un bagliore, simile a come accade nelle lampade al neon. Il raggio viene proiettato sullo schermo a destra come un punto rosso luminoso. La probabilità che un fotone casuale causi l'emissione stimolata di un atomo eccitato è esattamente uguale alla probabilità di assorbimento di questo fotone da parte di un atomo in uno stato non eccitato. Pertanto, per amplificare la luce, è necessario che nel mezzo ci siano più atomi eccitati che non eccitati (la cosiddetta inversione di popolazione). Nello stato di equilibrio termodinamico, questa condizione non è soddisfatta, quindi vengono utilizzati vari sistemi per pompare il mezzo attivo laser (ottico, elettrico, chimico, ecc.). La fonte primaria di generazione è il processo di emissione spontanea, pertanto, per garantire la continuità delle generazioni di fotoni, è necessario avere un feedback positivo, per cui i fotoni emessi provocano successivi atti di emissione stimolata. Per fare ciò, il mezzo laser attivo viene posto in un risonatore ottico. Nel caso più semplice, è costituito da due specchi, uno dei quali è traslucido - attraverso di esso il raggio laser esce parzialmente dal risonatore. Riflettendosi dagli specchi, il raggio di radiazione passa ripetutamente attraverso il risonatore, provocando transizioni indotte in esso. La radiazione può essere continua o pulsata. Allo stesso tempo, utilizzando vari dispositivi (prismi rotanti, celle di Kerr, ecc.) Per disattivare e attivare rapidamente il feedback e quindi ridurre il periodo dell'impulso, è possibile creare condizioni per generare radiazioni di potenza molto elevata (il cosiddetto chiamati impulsi giganti.Questa modalità di funzionamento del laser è chiamata La radiazione generata dal laser è monocromatica (di una o un insieme discreto di lunghezze d'onda), poiché la probabilità di emettere un fotone di una certa lunghezza d'onda è maggiore di quella di un impulso spettrale ravvicinato linea associata all'allargamento e, di conseguenza, anche la probabilità di transizioni indotte a questa frequenza ha Pertanto, gradualmente nel processo di generazione, i fotoni di una data lunghezza d'onda domineranno su tutti gli altri fotoni. Inoltre, a causa della speciale disposizione di specchi nel raggio laser, vengono immagazzinati solo quei fotoni che si propagano in una direzione parallela all'asse ottico del risonatore a una piccola distanza da esso, i fotoni rimanenti lasciano rapidamente il volume del risonatore. Pertanto, il raggio laser ha un angolo di divergenza molto piccolo. Infine, il raggio laser ha una polarizzazione rigorosamente definita. Per fare ciò, nel risonatore vengono introdotti vari polaroid, ad esempio possono essere lastre di vetro piatte montate con un angolo di Brewster rispetto alla direzione di propagazione del raggio laser.

2.1 Dispositivo laser.

Tutti i laser sono costituiti da tre parti principali:

• ambiente attivo (di lavoro);
• sistemi di pompaggio (fonte di energia);
• risonatore ottico (può essere assente se il laser funziona in modalità amplificatore).

Ciascuno di essi prevede il funzionamento del laser per svolgere le sue funzioni specifiche.

ambiente attivo

Attualmente, tutti gli stati aggregati della materia sono utilizzati come mezzo di lavoro di un laser: solido, liquido, gassoso e persino plasma. Nello stato normale, il numero di atomi nei livelli di energia eccitati è determinato dalla distribuzione di Boltzmann:

Qui Nè il numero di atomi in uno stato eccitato con energia E , N 0 è il numero di atomi nello stato fondamentale, Kè la costante di Boltzmann, T- temperatura ambiente. In altre parole, esistono pochissimi atomi di questo tipo, quindi anche la probabilità che un fotone che si propaga attraverso un mezzo provochi un'emissione stimolata è molto piccola rispetto alla probabilità del suo assorbimento. Pertanto, un'onda elettromagnetica, passando attraverso la sostanza, spende la sua energia sull'eccitazione degli atomi. In questo caso, l'intensità della radiazione diminuisce secondo la legge di Bouguer:

Qui IO 0 - intensità iniziale, IO l è l'intensità della radiazione che ha percorso la distanza l nella sostanza UN 1 - coefficiente di assorbimento della sostanza. Poiché la dipendenza è esponenziale, la radiazione viene assorbita molto rapidamente.

Nel caso in cui il numero di atomi eccitati sia maggiore del numero di atomi non eccitati (cioè nello stato di inversione di popolazione), la situazione è esattamente opposta. Gli atti di emissione stimolata prevalgono sull'assorbimento, e l'emissione è amplificata secondo la legge:

Dove UN 2 - fattore di amplificazione quantistica. Nei laser reali, l'amplificazione avviene fino a quando la quantità di energia ricevuta a causa dell'emissione stimolata diventa uguale alla quantità di energia persa nel risonatore. Queste perdite sono associate alla saturazione del livello metastabile della sostanza di lavoro, dopodiché l'energia della pompa viene utilizzata solo per il suo riscaldamento, nonché alla presenza di molti altri fattori (dispersione per disomogeneità del mezzo, assorbimento per impurità, imperfezione del specchi riflettenti, radiazioni utili e indesiderate nell'ambiente, ecc.).

Sistema di pompaggio

Vari meccanismi vengono utilizzati per creare una popolazione inversa del mezzo laser. Nei laser a stato solido, viene effettuato mediante irradiazione con potenti lampade flash a scarica di gas, radiazione solare focalizzata (il cosiddetto pompaggio ottico) e radiazione da altri laser (in particolare quelli a semiconduttore). In questo caso, il funzionamento è possibile solo in modalità pulsata, poiché sono richieste densità di energia di pompaggio molto elevate, che causano un forte riscaldamento e la distruzione dell'asta della sostanza di lavoro durante l'esposizione prolungata. I laser a gas e liquido (vedi laser a elio-neon, laser a colorante) utilizzano il pompaggio a scarica elettrica. Questi laser funzionano continuamente. I laser chimici vengono pompati attraverso reazioni chimiche nel loro mezzo attivo. In questo caso l'inversione di popolazione avviene o direttamente nei prodotti di reazione, oppure in impurità appositamente introdotte con un'opportuna struttura di livelli energetici. I laser a semiconduttore vengono pompati sotto l'azione di una forte corrente continua attraverso la giunzione p-n, nonché da un raggio di elettroni. Esistono altri metodi di pompaggio (metodi gasdinamici, consistenti nel brusco raffreddamento di gas preriscaldati; fotodissociazione, caso particolare di pompaggio chimico, ecc.).

Nella figura: a - schemi a tre livelli e b - a quattro livelli per il pompaggio del mezzo attivo laser.

Il classico sistema a tre livelli per il pompaggio del mezzo di lavoro viene utilizzato, ad esempio, in un laser a rubino. Il rubino è un cristallo di corindone Al 2 O 3 drogato con una piccola quantità di ioni di cromo Cr 3+, che sono la fonte della radiazione laser. A causa dell'influenza del campo elettrico del reticolo cristallino di corindone, il livello di energia esterna del cromo E 2 è diviso (vedi l'effetto Stark). Questo è ciò che rende possibile utilizzare la radiazione non monocromatica come pompa. In questo caso, l'atomo passa dallo stato fondamentale con energia E 0 in eccitato con energia circa E 2. Un atomo può trovarsi in questo stato per un tempo relativamente breve (dell'ordine di 10-8 s); una transizione non radiativa al livello avviene quasi immediatamente. E 1 , dove un atomo può rimanere molto più a lungo (fino a 10–3 s), questo è il cosiddetto livello metastabile. Esiste la possibilità di implementazione dell'emissione indotta sotto l'influenza di altri fotoni casuali. Non appena ci sono più atomi nello stato metastabile che nel principale, inizia il processo di generazione.

Va notato che l'inversione di popolazione degli atomi di cromo Cr può essere creata pompando direttamente dal livello E 0 per livello E 1 non è possibile. Ciò è dovuto al fatto che se l'assorbimento e l'emissione stimolata avvengono tra due livelli, allora entrambi questi processi procedono alla stessa velocità. Pertanto, in questo caso, il pompaggio può solo pareggiare le popolazioni dei due livelli, il che è insufficiente perché avvenga la generazione.

In alcuni laser, ad esempio al neodimio, il cui mezzo attivo è un tipo speciale di vetro drogato con ioni di neodimio Nd 3+, viene utilizzato uno schema di pompaggio a quattro livelli. Qui tra il metastabile E 2 e livello principale E 0 c'è un livello intermedio - lavorativo E 1 . L'emissione stimolata si verifica durante la transizione di un atomo tra i livelli E 2 e E 1 . Il vantaggio di questo schema è che la soglia di generazione viene raggiunta quando la popolazione del livello metastabile diventa maggiore della popolazione del livello di lavoro, che è trascurabile nello stato di equilibrio termodinamico, poiché quest'ultimo è sufficientemente lontano dal livello principale. Ciò riduce significativamente i requisiti per la sorgente della pompa. Inoltre, un tale schema consente di creare laser ad onda continua ad alta potenza, che è molto importante per alcune applicazioni.

Risonatore ottico

Largo riga spettrale , mostrato in verde nella figura, si adatta a tre frequenze naturali risonatore . In questo caso, la radiazione generata dal laser sarà tre modalità . Per la linea viola, la radiazione sarà pura monocromatico .

Gli specchi laser non solo garantiscono l'esistenza di un feedback positivo, ma fungono anche da risonatore, amplificando alcuni dei modi generati dal laser corrispondenti alle onde stazionarie di un dato risonatore e attenuandone altri. Se alla lunghezza ottica l risonatore si adatta a un numero intero (nel senso di "non frazionario") di semionde N :

quindi tali onde, passando attraverso il risonatore, non cambiano fase e, a causa dell'interferenza, si amplificano a vicenda. Tutte le altre onde ravvicinate si annullano gradualmente a vicenda. Pertanto, lo spettro delle frequenze naturali del risonatore ottico è determinato dalla relazione:

Qui Cè la velocità della luce nel vuoto. Gli intervalli tra le frequenze di risonatori adiacenti sono gli stessi e uguali:

Le linee nello spettro della radiazione, per vari motivi (allargamento Doppler, campi elettrici e magnetici esterni, effetti quantomeccanici, ecc.), hanno sempre una certa larghezza. Pertanto, possono verificarsi situazioni in cui diverse frequenze naturali del risonatore rientrano nella larghezza della linea spettrale. In questo caso, la radiazione laser sarà multimodale. La sincronizzazione di queste modalità consente di garantire che la radiazione sia una sequenza di impulsi brevi e potenti. Se , allora solo una frequenza sarà presente nella radiazione laser; in questo caso, le proprietà risonanti del sistema di specchi sono debolmente espresse sullo sfondo delle proprietà risonanti della linea spettrale. In un calcolo più rigoroso, è necessario tenere conto del fatto che le onde che si propagano non solo parallele all'asse ottico del risonatore, ma anche con un piccolo angolo rispetto ad esso, vengono amplificate. La condizione di amplificazione assume quindi la forma:

Ciò porta al fatto che l'intensità del raggio dei raggi laser è diversa in diversi punti del piano perpendicolare a questo raggio. C'è un sistema di punti luminosi separati da linee nodali scure. Per eliminare questi effetti indesiderati, vengono utilizzati vari diaframmi che disperdono i filamenti e vengono utilizzati anche vari schemi di risonatori ottici.

2.2 Classificazione dei laser:

· Laser a stato solido su mezzi solidi luminescenti (cristalli e vetri dielettrici). Gli ioni di elementi delle terre rare o gli ioni del gruppo del ferro Fe sono solitamente usati come attivatori. Il pompaggio è ottico e da laser a semiconduttore, eseguito secondo uno schema a tre o quattro livelli. I moderni laser a stato solido sono in grado di funzionare in modalità pulsata, cw e quasi-cw.

· Laser a semiconduttore. Formalmente sono anche a stato solido, ma sono tradizionalmente distinti in un gruppo separato, poiché hanno un diverso meccanismo di pompaggio (iniezione di portatori di carica in eccesso attraverso una giunzione p-n o eterogiunzione, rottura elettrica in un campo forte, bombardamento da parte di elettroni veloci ), e le transizioni quantistiche si verificano tra bande di energia consentite e non tra livelli di energia discreti. I laser a semiconduttore sono il tipo di laser più comunemente utilizzato nella vita di tutti i giorni. Inoltre, vengono utilizzati in spettroscopia, nei sistemi di pompaggio di altri laser, nonché in medicina (vedi terapia fotodinamica).

Laser coloranti. Un tipo di laser che utilizza una soluzione fluorescente come mezzo attivo con la formazione di coloranti organici ad ampio spettro. Le transizioni laser si verificano tra diversi sottolivelli vibrazionali dei primi stati elettronici singoletto eccitato e fondamentale. Pompaggio ottico, può funzionare in modalità continua e pulsata. La caratteristica principale è la capacità di sintonizzare la lunghezza d'onda della radiazione in un'ampia gamma. Sono utilizzati negli studi spettroscopici.

· Laser a gas - laser, il cui mezzo attivo è una miscela di gas e vapori. Si distinguono per l'elevata potenza, la monocromaticità e una stretta direttività della radiazione. Funzionano in modalità continua e pulsata. A seconda del sistema di pompaggio, i laser a gas sono suddivisi in laser a scarica di gas, laser a gas con eccitazione ottica ed eccitazione da parte di particelle cariche (ad esempio laser a pompaggio nucleare, nei primi anni '80 sono stati testati sistemi di difesa missilistica basati su di essi, tuttavia , senza molto successo), laser gasdinamici e chimici. In base al tipo di transizioni laser, si distinguono laser a gas basati su transizioni atomiche, laser ionici, laser molecolari basati su transizioni elettroniche, vibrazionali e rotazionali di molecole e laser ad eccimeri.

Laser gas dinamici - laser a gas con pompaggio termico, in cui viene creata l'inversione della popolazione tra i livelli vibrazionali-rotazionali eccitati delle molecole eteronucleari mediante espansione adiabatica di una miscela di gas che si muove ad alta velocità (di solito N 2 + CO 2 + He o N 2 + CO 2 + H 2 Oh, la sostanza di lavoro è CO 2).

· Laser ad eccimeri - un tipo di laser a gas che opera sulle transizioni energetiche delle molecole ad eccimeri (dimeri di gas nobili, così come i loro monoalogenuri), che possono esistere solo per qualche tempo in uno stato eccitato. Il pompaggio viene effettuato facendo passare un fascio di elettroni attraverso la miscela gassosa, sotto l'azione della quale gli atomi passano in uno stato eccitato con la formazione di eccimeri, che in realtà sono un mezzo con inversione di popolazione. I laser ad eccimeri si distinguono per caratteristiche ad alta energia, una piccola diffusione della lunghezza d'onda di generazione e la possibilità della sua sintonizzazione regolare su un'ampia gamma.

· Laser chimici - una sorta di laser, la cui fonte di energia sono le reazioni chimiche tra i componenti dell'ambiente di lavoro (miscela di gas). Le transizioni laser si verificano tra i livelli vibrazionali-rotazionali e ground eccitati delle molecole composte dei prodotti di reazione. Per l'attuazione di reazioni chimiche nell'ambiente è necessaria la presenza costante di radicali liberi, per i quali vengono utilizzati vari metodi per influenzare le molecole per dissociarle. Si distinguono per un ampio spettro di generazione nella regione del vicino IR, elevata potenza di radiazione continua e pulsata.

· Laser a elettroni liberi - laser il cui mezzo attivo è un flusso di elettroni liberi che oscillano in un campo elettromagnetico esterno (a causa del quale viene effettuata la radiazione) e si propagano con una velocità relativistica nella direzione della radiazione. La caratteristica principale è la possibilità di regolare la sintonizzazione ad ampio raggio della frequenza di generazione. Ci sono ubitroni e scattron, il pompaggio del primo viene effettuato nel campo statico spazialmente periodico dell'ondulatore, il secondo - da un potente campo di un'onda elettromagnetica. Esistono anche maser e strofotroni a risonanza di ciclotrone basati sulla bremsstrahlung elettronica, così come matrone volanti che utilizzano l'effetto di Cherenkov e la radiazione di transizione. Poiché ogni elettrone emette fino a 10 8 fotoni, i laser a elettroni liberi sono, infatti, dispositivi classici e sono descritti dalle leggi dell'elettrodinamica classica.

· Laser a cascata quantica - laser a semiconduttore che emettono nella gamma del medio e lontano infrarosso. A differenza dei laser a semiconduttore convenzionali, che emettono mediante transizioni stimolate tra i livelli consentiti di elettroni e lacune separati dal band gap del semiconduttore, l'emissione dei laser a cascata quantistica si verifica quando gli elettroni passano tra gli strati dell'eterostruttura del semiconduttore ed è costituita da due tipi di fasci, il raggio secondario con proprietà molto insolite e non richiede molta energia.

· Altri tipi di laser, il cui sviluppo dei principi è attualmente una priorità per la ricerca (laser a raggi X, laser gamma, ecc.).

3. Laser in medicina

Con l'avvento dei laser industriali è iniziata una nuova era nella chirurgia. Allo stesso tempo, è tornata utile l'esperienza degli specialisti nella lavorazione laser dei metalli. La saldatura laser della retina esfoliata dell'occhio è una saldatura a contatto a punti; bisturi laser - taglio autogeno; saldatura ossea - saldatura testa a testa per fusione; anche la connessione del tessuto muscolare è la saldatura a contatto. Affinché la radiazione laser abbia effetto, deve essere assorbita dal tessuto. Il laser più utilizzato in chirurgia è l'anidride carbonica. Altri laser sono monocromatici, cioè riscaldano, distruggono o saldano solo determinati tessuti biologici con un colore ben definito. Ad esempio, il raggio laser ad argon passa liberamente attraverso il corpo vitreo smerigliato ed emette la sua energia alla retina, il cui colore è vicino al rosso. Un laser ad anidride carbonica è adatto per la maggior parte delle applicazioni, ad esempio quando è necessario tagliare o saldare tra loro tessuti di colori diversi. Tuttavia, questo solleva un altro problema. I tessuti sono saturi di sangue e linfa, contengono molta acqua e la radiazione laser nell'acqua perde energia. È possibile aumentare l'energia del raggio laser, ma ciò può portare alla combustione dei tessuti. I creatori di laser chirurgici devono ricorrere a tutti i tipi di trucchi, il che aumenta notevolmente il costo dell'attrezzatura. I saldatori di metalli sanno da tempo che quando si taglia una pila di lamiere sottili è necessario che si adattino perfettamente l'uno all'altro e durante la saldatura a punti è necessaria una pressione aggiuntiva per contattare strettamente le parti da saldare. Questo metodo è stato utilizzato anche in chirurgia: il professor O. I. Skobelkin ei suoi coautori hanno suggerito che durante la saldatura dei tessuti, strizzarli leggermente per espellere il sangue. Per implementare il nuovo metodo è stato creato un intero set di strumenti, che viene utilizzato oggi nella chirurgia gastrointestinale, nelle operazioni sulle vie biliari, sulla milza, sul fegato e sui polmoni.

3.1 Odontoiatria

Un'analisi dei dati della letteratura sul trattamento delle malattie della mucosa orale e della malattia parodontale mostra che alcuni farmaci, in particolare antibiotici e farmaci steroidei, modificano il potenziale redox della saliva, indeboliscono l'attività del lisozima, contribuiscono allo sviluppo di reazioni allergiche e causare una diminuzione della resistenza del corpo alle influenze patogene. Tutto ciò complica il decorso e il trattamento del processo patologico nella mucosa orale e nel parodonto. Questi fattori rendono necessario trovare nuovi metodi di trattamento, senza l'uso di droghe. Uno di questi è la fisioterapia e tra i più efficaci c'è la radiazione laser a bassa intensità. La radiazione laser aumenta significativamente l'attività proliferativa delle cellule di 1,3-3,5 volte. È stato riscontrato che LILI ha un effetto antinfiammatorio su un difetto traumatico della mucosa orale, accelera l'epitelizzazione e il ripristino specifico dell'organo dei tessuti della mucosa nell'area del difetto. Questo effetto è dovuto principalmente all'intensificazione della sintesi del DNA nelle cellule. È stato stabilito che al momento dell'irradiazione l'intensità dell'afflusso di sangue aumenta del 20%. La dose ottimale di radiazioni vasocostrittrici era di 100 mW/cm 2 (per GNL) con un'esposizione di 2 min (12 J/cm 2) [. Alexandrov M.T., Prokhonchukov A.A., 1981]. Con lo sviluppo di una reazione costrittiva, alcuni ricercatori associano anche l'effetto analgesico dell'irradiazione laser osservata in clinica. Nell'esperimento sul modello di rigenerazione post-traumatica della mucosa della lingua, è stata osservata una più rapida e migliore epitelizzazione della ferita dopo l'esposizione alla luce laser elio-neon (densità di potenza 200 mW/cm 2 con un singolo e 1 mW/cm 2 con esposizione giornaliera) [Vinogradov A.V. et al., 1990]. Gli studi sull'ultrastruttura delle gengive dopo 1, 3 e 6 sessioni di irradiazione giornaliera con luce GNL hanno mostrato una pronunciata reazione dei principali elementi delle gengive. Nelle cellule epiteliali dello strato corneo aumenta il numero di vacuoli leggeri e ciuffi fortemente osmati, e nello strato granulare aumenta il numero di granuli osmati. Un gran numero di mitocondri appare nelle fibre muscolari e gli accumuli di globuli rossi sono determinati nei vasi sanguigni. Tutto ciò indica un aumento della sintesi di sostanze nelle cellule sotto l'influenza di LILI [Zazulevskaya L.Ya. et al., (1990)]. Sulla base dei risultati degli studi, sono stati determinati lo spettro d'azione e i parametri per la radiazione continua con una lunghezza d'onda di 0,63 μm (testa laser KLO4 per ALT "Matrix"), che hanno effetti antinfiammatori (vascolari), stimolanti la proliferazione cellulare e inibitori . Pertanto, la stimolazione della proliferazione cellulare è osservata a una densità di potenza da 10 a 100 mW/cm 2 , esposizione a un campo da 30 s a 5 min; azione antinfiammatoria e analgesica - a una densità di potenza di 100-200 mW / cm 2, esposizione a un campo per 2-5 minuti; effetto inibitorio - a una densità di potenza di 100-400 mW / cm 2 e un'esposizione di 1-6 minuti. Va notato che i valori indicati della densità di potenza della radiazione laser sono raggiunti utilizzando speciali guide luminose. I laser a semiconduttore pulsati, in particolare emettendo teste dello spettro infrarosso (LO4) a ALT "Matrix", nella maggior parte dei casi consentono di fare a meno delle guide luminose. Quando l'impatto viene effettuato sulla proiezione dell'area interessata utilizzando specchi e ugelli magnetici a specchio. Questo è spesso più efficiente e non richiede densità di potenza così elevate. Le caratteristiche della radiazione infrarossa pulsata (IR) consentono di implementare tecniche di terapia laser con maggiore efficienza a un carico energetico (densità di potenza) molto inferiore. È stato dimostrato che la radiazione IR pulsata laser stimola i processi di attività proliferativa delle strutture cellulari alla dose di 0,03-0,86 J/cm 2 con un effetto massimo alla dose di 0,22 J/cm 2 . Mentre per GNL (radiazione continua dello spettro rosso), l'effetto massimo si ottiene a 3 J/cm 2 . L'uso dell'esposizione combinata alle radiazioni di entrambi i tipi nel complesso trattamento di pazienti con flemmone odontogeno del viso consente di ottenere i migliori risultati del trattamento, riducendo la durata della disabilità in media di 8 giorni [Platonova VV, 1990]. La radiazione laser IR pulsata combinata con un campo magnetico costante di 35-50 mT può essere efficacemente utilizzata in tutte le fasi del trattamento ortodontico. L'assenza di complicanze e ricadute, l'aumento della produttività dei medici e del personale infermieristico nel suo complesso danno un effetto economico complessivo del 36-43% [Kuznetsova M.A., 2000]. L'uso della luce laser pulsata a bassa intensità a causa dell'effetto generale (salute generale) amplia le indicazioni per il trattamento ortodontico delle anomalie dentoalveolari:

in varie condizioni avverse (gengivite con posizione ravvicinata dei denti, igiene orale insufficiente, giovanile, traumatica; parodontite);

Con gravi complicanze infiammatorie e distrofiche nel parodonto dei denti mobili, nonché nei bambini indeboliti con stato immunitario compromesso (immunodeficienze, fenomeni allergici, sensibilizzazione, disturbi ormonali e immunologici, ecc.);

in preparazione al trattamento ortodontico attivo. LILI consente in modo statisticamente significativo di arrestare i processi infiammatori 1,6 volte più velocemente (4-6 giorni in media) rispetto ai metodi tradizionali, che a sua volta riduce la fase preparatoria di 2,3 volte, creando condizioni ottimali per l'inizio del trattamento ortodontico;

Quando si rimuovono singoli denti permanenti per indicazioni ortodontiche, esponendo le corone dei denti inclusi, il frenulo plastico della lingua e il frenulo delle labbra, approfondendo il vestibolo della cavità orale. L'uso di IR LILI pulsato a bassa intensità in dosi antinfiammatorie e stimolanti la rigenerazione consente di accelerare la guarigione delle ferite postoperatorie dei tessuti molli del cavo orale senza la formazione di fili e cambiamenti cicatriziali in media di 4- 5 giorni rispetto ai metodi convenzionali;

Quando si eliminano le anomalie dentoalveolari utilizzando moderne apparecchiature non rimovibili, la terapia laser consente di eliminare il dolore dopo aver fissato e attivato gli elementi dell'apparato, per prevenire la possibile risposta infiammazione traumatica nell'area di applicazione delle forze ortodontiche, facilitando il periodo di adattamento fisiologico e psicologico all'apparato ortodontico e riduzione (in media di 6 ±1,2 mesi rispetto ai metodi convenzionali) del tempo totale di trattamento.

LLLT, fornendo una ritenzione affidabile, consente in modo statisticamente significativo di fissare i denti spostati nella posizione desiderata e ridurre il periodo finale di trattamento (in media di 4-6 mesi), accelera l'eruzione dei denti che sono stati ritardati nella mascella di 4,7 volte senza intervento chirurgico, che è spesso il metodo di scelta. L'uso combinato simultaneo di IR LILI pulsato a bassa intensità e un campo magnetico costante aumenta significativamente l'efficacia preventiva e terapeutica dello spostamento dei rudimenti dei denti ritardati (cambiando la loro posizione nella mascella e impostandoli nella direzione dell'eruzione) e accelera la loro eruzione di 5,3 volte senza intervento chirurgico. Le proprietà elencate della radiazione laser ne consentono un utilizzo differenziato in odontoiatria per le malattie della mucosa orale, che sono accompagnate da distruzione dell'epitelio, rigenerazione ritardata, infiammazione, sindrome del dolore, nonché lesioni di origine virale (azione fotodinamica). Nell'infiammazione, la radiazione laser provoca effetti generali e locali. Effetti generali sono espressi in un aumento dei fattori di protezione umorale non specifici (complemento, interferone, lisozima), una reazione leucocitaria generale, stimolazione dell'emopoiesi del midollo osseo, un aumento dell'attività fagocitica dei sistemi micro e macrofagi. C'è un effetto desensibilizzante, attivazione del sistema immunocompetente, protezione immunologica specifica cellulare e umorale, aumento delle reazioni protettive e adattative generali del corpo. Effetti locali sono determinate dagli elementi principali della risposta infiammatoria: essudazione, alterazione, proliferazione. Essudazione: dilatazione dei vasi sanguigni, attivazione della microcircolazione con successiva vasocostrizione - prevenzione dello sviluppo di disturbi della microcircolazione di fase e normalizzazione della circolazione sanguigna in combinazione con la normalizzazione della permeabilità della parete vascolare (barriera del tessuto vascolare), riduzione dell'edema tissutale. Sotto l'influenza della radiazione LILI, la formazione ottimale di barriere neutrofile e monocitiche, un aumento dell'attività fagocitaria di micro e macrofagi, la produzione di sostanze battericide e stimolanti della crescita, la stimolazione della proliferazione e l'attivazione delle proprietà di barriera del cavo orale si verifica la mucosa. Alterazione: attivazione delle funzioni dei mitocondri e di altri organelli cellulari, metabolismo con aumento del consumo di ossigeno e attivazione della respirazione tissutale. Allo stesso tempo, i processi anaerobici vengono soppressi, viene prevenuto lo sviluppo di acidosi e alterazioni distrofiche secondarie e, di conseguenza, viene facilitata la rigenerazione dei tessuti danneggiati. Proliferazione: stimolazione del sistema DNA-RNA-proteine, aumento dell'attività mitotica (proliferativa) delle cellule, attivazione della reazione del tessuto connettivo. Morfologicamente, la reazione cellulare si manifesta accelerando e rafforzando la formazione della barriera fibroblastica (sullo sfondo del rilascio di stimolanti della crescita), stimolando la formazione del tessuto di granulazione, accelerando la maturazione dei fibroblasti, attivando la formazione di fibre di collagene e la maturazione del tessuto di granulazione. Di conseguenza, vi è una rapida e più fisiologica epitelizzazione, una rigenerazione accelerata e completa della mucosa nella zona interessata. L'effetto terapeutico (stimolazione) dei processi di rigenerazione dei tessuti si esprime nell'attivazione del sistema DNA-RNA-proteina, aumento della sintesi di acidi nucleici e proteine ​​​​nucleari, aumento della massa del nucleo, aumento della sintesi delle proteine ​​​​citoplasmatiche e il loro accumulo durante l'interfase a un livello critico. C'è una stimolazione delle mitosi, riproduzione accelerata e aumentata delle cellule del tessuto connettivo, epitelio. L'effetto terapeutico dell'esposizione al laser sui tessuti di un organismo vivente è significativamente potenziato in un campo magnetico costante (CMF) a causa del potenziamento dei processi metabolici. La terapia laser magnetica (MLT) è stata proposta alla fine degli anni '70. ed è più ampiamente utilizzato per l'elevata efficacia terapeutica dovuta al potenziamento dell'azione del campo magnetico e della radiazione laser [Mostovnikov V.A. et al., 1991; Polonsky A.K. et al., 1981]. Con l'esposizione laser magnetica combinata, specialmente nel trattamento di focolai patologici localizzati in profondità, l'uso di LILI nella parte dello spettro del vicino infrarosso (lunghezza d'onda 0,8-1,3 μm) è più efficace per i seguenti motivi oggettivi. In primo luogo, la massima trasmissione di radiazioni elettromagnetiche da parte della pelle umana è in questo intervallo. In secondo luogo, PMF, orientando i dipoli in una singola linea lungo l'onda luminosa in modo collineare, promuove l'interazione risonante delle strutture biologiche e migliora l'assorbimento della luce nella gamma IR. La radiazione laser IR pulsata (λ = 0,89 μm) ha un effetto maggiore sulla stabilità delle membrane cellulari, mentre in combinazione con PMF questo fattore ha un effetto pronunciato sui processi microcircolatori [Zubkova S.M. et al., 1991]. Quando si esegue MLT, vengono utilizzati speciali ugelli magnetici con una forma di campo ottimale, che libera il medico dalla necessità di tenere conto dell'azione specifica dei poli nord e sud del magnete. Il tempo MLT ottimale è di 1,5–2 min a un PMF di 15–75 mT e una potenza LILI IR pulsata di 10–15 W; il numero di procedure va da 5 a 10. Per la stimolazione del flusso sanguigno periferico, il PMF con un'induzione di 50 mT è ottimale. La MLT ha un effetto ipocoagulante, lievemente sedativo e ipotensivo, influenza positivamente i singoli componenti del sistema immunitario [Builin V.A., 1997; Moskvin SV, Builin VA, 2005]. Indicazioni alla laserterapia: parodontite in fase acuta, malattia parodontale (iperestesia), herpes delle labbra e stomatite erpetica negli adulti, sindrome di Melkersson-Rosenthal, stomatite aftosa cronica ricorrente, glossite desquamativa, gengivite cronica, gengivite ulcerosa, lesioni traumatiche del cavo orale mucosa, eritema multiforme essudativo, ecc. Controindicazioni: tutte le forme di leucoplachia, nonché fenomeni proliferativi sulla mucosa orale (papillomatosi, ipercheratosi limitata, glossite romboidale); gravi malattie del sistema cardiovascolare (cardiosclerosi aterosclerotica con grave compromissione della circolazione coronarica, sclerosi cerebrale con compromissione della circolazione cerebrale stadio II-III), ipertensione stadio III, ipotensione; grado grave e grave di enfisema; intossicazione da tubercolosi; tumore maligno; tumori benigni con localizzazione nella testa e nel collo; grave grado di diabete mellito in uno stato non compensato o con compenso instabile; malattie del sangue; condizione dopo infarto del miocardio (entro 6 mesi dopo la curtosi).

3.2 Chirurgia

Al momento, è difficile immaginare progressi in medicina senza le tecnologie laser, che hanno aperto nuove possibilità nella risoluzione di numerosi problemi medici.
Lo studio dei meccanismi dell'azione della radiazione laser di varie lunghezze d'onda e livelli di energia sui tessuti biologici consente di creare dispositivi multifunzionali medici laser, il cui campo di applicazione nella pratica clinica è diventato così ampio che è molto difficile rispondere la domanda: quali malattie non vengono trattate con il laser? Lo sviluppo della medicina laser si sviluppa lungo tre rami principali: laserchirurgia, laserterapia e laserdiagnostica. Il nostro campo di attività sono i laser per applicazioni in chirurgia e cosmetologia, che hanno una potenza sufficientemente elevata per il taglio, la vaporizzazione, la coagulazione e altri cambiamenti strutturali nel tessuto biologico.

NELLA CHIRURGIA LASER

Vengono utilizzati laser sufficientemente potenti con una potenza di radiazione media di decine di watt, che sono in grado di riscaldare fortemente il tessuto biologico, che porta al suo taglio o evaporazione. Queste ed altre caratteristiche dei laser chirurgici determinano l'utilizzo in chirurgia di vari tipi di laser chirurgici operanti su differenti mezzi laser attivi. Le proprietà uniche del raggio laser consentono di eseguire operazioni precedentemente impossibili con nuovi metodi efficaci e minimamente invasivi. I sistemi laser chirurgici forniscono: efficace vaporizzazione a contatto e senza contatto e distruzione del tessuto biologico;

• campo operativo asciutto;
• danno minimo ai tessuti circostanti;
• emo e aerostasi efficaci;
• sollievo dei dotti linfatici;
• elevata sterilità e ablasticità;
• compatibilità con strumenti endoscopici e laparoscopici

Ciò consente di utilizzare efficacemente i laser chirurgici per eseguire un'ampia varietà di interventi chirurgici in urologia, ginecologia, otorinolaringoiatria, ortopedia, neurochirurgia, ecc. A nostro avviso, il laser ad olmio è la scelta migliore per un chirurgo per le sue proprietà fisiche. Pertanto, ci concentriamo sui laser ad olmio in chirurgia.

KTP - laser

Questo è un noto laser al neodimio granato (Nd:YAG) accoppiato con un cristallo non lineare di fosfato di titanil di potassio (KTP) che raddoppia la frequenza della luce emessa a una lunghezza d'onda di 532 nm, situata nella regione verde dello spettro . Il trattamento laser dei disturbi vascolari si basa sull'effetto termico della radiazione laser sui vasi sanguigni senza modificare la struttura dei tessuti adiacenti. La radiazione verde del laser KTP penetra negli strati superficiali della pelle ed è ben assorbita dall'emoglobina del sangue. Di conseguenza, una grande quantità di calore viene rilasciata nel vaso sanguigno danneggiato, il sangue si coagula e la parete interna collassa. In futuro, la nave patologica è ricoperta di tessuto connettivo e la pelle acquisisce un colore naturale. In pratica, è importante tenere conto del tempo di rilassamento termico del recipiente, che corrisponde al periodo necessario per il trasferimento del calore all'esterno del recipiente. Questo tempo dipende principalmente dal diametro del vaso e può variare da 1 ms (per un vaso con un diametro di 50 μm) a 80 ms (per un vaso con un diametro di 400 μm). Quando irradiato con impulsi troppo brevi di un laser molto intenso, il vaso sanguigno assorbe una quantità sufficientemente grande di energia, che non ha il tempo di dissiparsi. Per questo motivo, la temperatura e la pressione all'interno del vaso aumentano in modo significativo, il che porta alla rottura della sua parete e alla microemorragia. Clinicamente, questo si manifesta sotto forma di porpora o microemorragie. Con un aumento della durata dell'impulso laser, è possibile ottenere una modalità di coagulazione selettiva, quando, con un aumento graduale della temperatura della parete del vaso, si salda e scompare. La durata dell'impulso in questo caso dovrebbe essere più lunga del tempo di rilassamento della nave, ma limitata, altrimenti una grande quantità di calore viene dissipata invano verso l'esterno e possono verificarsi cambiamenti significativi in ​​\u200b\u200buna vasta area del derma circostante. Nel sito di esposizione al laser, viene ripristinato il colore naturale della pelle. I tessuti attorno alla nave praticamente non assorbono la radiazione laser e rimangono intatti, quindi non ci sono cicatrici dopo l'operazione.

3.4 Fotoringiovanimento cutaneo

Quando la radiazione laser KTP viene assorbita dall'emoglobina del sangue, oltre alla fotocoagulazione dei vasi sanguigni e alla pulizia della pelle dalle lesioni pigmentarie e vascolari, si può ottenere un altro effetto: il fotoringiovanimento della pelle. Il fotoringiovanimento è un miglioramento visibile delle condizioni della pelle utilizzando un laser o un'altra fonte di luce. Cosa succede direttamente nella pelle quando viene irradiata con potenti impulsi luminosi? Quando la luce viene assorbita e le pareti dei vasi si riscaldano, a loro volta trasferiscono il calore all'esterno. Il riscaldamento selettivo del collagene dermico (fino a una temperatura di 55 gradi C) provoca la stimolazione di cellule speciali nel tessuto connettivo - i fibroblasti, che iniziano a sintetizzare attivamente nuovo collagene. Pertanto, nuove fibre di collagene ed elastina compaiono nella pelle che invecchia e riacquista un aspetto giovane e fresco. La sintesi di nuovo collagene è un processo biochimico che richiede un certo tempo, quindi il risultato non è immediatamente percepibile. Potrebbero essere necessarie un totale di 3-6 sessioni, distanziate di 3 settimane l'una dall'altra. Dopo un ciclo di procedure, il colore e la struttura della pelle migliorano, il viso si rassoda, i suoi contorni migliorano e i pori si restringono. Grazie al sollevamento generale, le rughe sottili e medie vengono levigate. Pertanto, il fotoringiovanimento laser KTP è un nuovo ed efficace metodo non invasivo di ringiovanimento della pelle con un rischio minimo e senza un lungo periodo di recupero per il paziente.

La dermoabrasione laser è:

• bassa invasività delle operazioni;
• minimo danno termico e rapido recupero della pelle;
• rischio minimo di recidiva e complicanze postoperatorie;
• rapida guarigione delle ferite

Meccanismo d'azione del peeling

Basato sulla capacità della pelle di guarire rapidamente se stessa. Qualsiasi effetto traumatico - ustioni, abrasioni, tagli - provoca una reazione immediata del corpo. Al minimo infortunio, tutte le forze si precipitano in difesa: inizia il processo di rigenerazione. Tuttavia, durante il ripristino della pelle, i vecchi materiali non vengono utilizzati. Il fatto è che durante un infortunio le cellule deformate vengono distrutte e l'attività dei giovani e dei sani è incoraggiata più che mai. Naturalmente, oltre alla rigenerazione, nella pelle avvengono continuamente altri processi di rinnovamento. Questo, ad esempio, è il programma di attività dei cheratinociti, le principali cellule dell'epidermide. L'epidermide, infatti, è costituita da strati di cheratinociti di età diverse. E ogni strato svolge il proprio compito fisiologico (diciamo, lo strato corneo più in alto è una densa barriera protettiva di cellule morte). Nel corso degli anni possono iniziare fallimenti nel programma di vita dei cheratinociti, quindi le cellule, insieme al danno accumulato, indugiano nello strato intermedio. La negatività che emana da loro (come le malattie infettive) influisce inevitabilmente sull'attività di altre cellule.
Di conseguenza, la divisione cellulare nei tessuti viventi rallenta (diventano più sottili) e lo strato corneo, al contrario, si ispessisce, conferendo alla pelle l'aspetto di pergamena. In questa situazione anche il peeling servirà bene, creando allo stesso tempo i presupposti per un'accurata pulizia della barriera superiore e facilitando un processo di rinnovamento controllato. L'esfoliazione della pelle causata da danni artificiali all'epidermide viene eseguita secondo metodi selettivi e delicati, senza dolore e disagio. Se la rigenerazione avviene normalmente, la pelle dopo la riabilitazione ha un aspetto molto migliore. Lo strato cheratinizzato diventa più sottile e uniforme e il derma diventa elastico.

La radiazione laser in medicina è un'onda forzata o stimolata della gamma ottica con una lunghezza da 10 nm a 1000 μm (1 μm = 1000 nm).

La radiazione laser ha:
- coerenza - il flusso coordinato nel tempo di diversi processi ondulatori della stessa frequenza;
- monocromaticità - una lunghezza d'onda;
- polarizzazione - ordine dell'orientamento del vettore dell'intensità del campo elettromagnetico dell'onda nel piano perpendicolare alla sua propagazione.

Effetti fisici e fisiologici della radiazione laser

La radiazione laser (LI) ha attività fotobiologica. Le reazioni biofisiche e biochimiche dei tessuti alla radiazione laser sono diverse e dipendono dalla portata, dalla lunghezza d'onda e dall'energia del fotone della radiazione:

La radiazione IR (1000 micron - 760 nm, energia fotonica 1-1,5 eV) penetra a una profondità di 40-70 mm, provoca processi oscillatori - effetto termico;
- la radiazione visibile (760-400 nm, energia fotonica 2.0-3.1 eV) penetra a una profondità di 0.5-25 mm, provoca la dissociazione delle molecole e l'attivazione di reazioni fotochimiche;
- La radiazione UV (300-100 nm, energia del fotone 3,2-12,4 eV) penetra a una profondità di 0,1-0,2 mm, provoca la dissociazione e la ionizzazione delle molecole - effetto fotochimico.

L'effetto fisiologico della radiazione laser a bassa intensità (LILI) si realizza in modo nervoso e umorale:

Cambiamento nei tessuti dei processi biofisici e chimici;
- cambiamento nei processi metabolici;
- cambiamento nel metabolismo (bioattivazione);
- alterazioni morfologiche e funzionali del tessuto nervoso;
- stimolazione del sistema cardiovascolare;
- stimolazione del microcircolo;
- aumentare l'attività biologica degli elementi cellulari e tissutali della pelle, attiva i processi intracellulari nei muscoli, i processi redox, la formazione di miofibrille;
- aumenta la resistenza del corpo.

Cause di radiazioni laser ad alta intensità (10,6 e 9,6 µm).:

Ustione del tessuto termico;
- coagulazione dei tessuti biologici;
- carbonizzazione, combustione, evaporazione.

Effetto terapeutico del laser a bassa intensità (LILI)

Antinfiammatorio, riducendo il gonfiore dei tessuti;
- analgesico;
- stimolazione dei processi riparativi;
- effetto riflessogeno - stimolazione delle funzioni fisiologiche;
- effetto generalizzato - stimolazione della risposta immunitaria.

Effetto terapeutico della radiazione laser ad alta intensità

Azione antisettica, formazione di un film coagulante, barriera protettiva contro gli agenti tossici;
- taglio dei tessuti (bisturi laser);
- saldatura di protesi metalliche, apparecchi ortodontici.

Letture NILI

Processi infiammatori acuti e cronici;
- lesione dei tessuti molli;
- ustioni e congelamento;
- malattie della pelle;
- malattie del sistema nervoso periferico;
- malattie dell'apparato muscolo-scheletrico;
- malattia cardiovascolare;
- problemi respiratori;
- malattie del tratto gastrointestinale;
- malattie del sistema genito-urinario;
- malattie dell'orecchio, della gola, del naso;
- violazioni dello stato immunitario.

Indicazioni per la radiazione laser in odontoiatria

Malattie della mucosa orale;
- malattie parodontali;
- lesioni non cariose dei tessuti duri dei denti e carie;
- pulpite, parodontite;
- infiammazioni e traumi della zona maxillo-facciale;
- Malattie dell'ATM;
- dolore facciale.

Controindicazioni

Tumori benigni e maligni;
- gravidanza fino a 3 mesi;
- tireotossicosi, diabete di tipo 1, malattie del sangue, insufficienza della funzione respiratoria, dei reni, del fegato, della circolazione sanguigna;
- condizioni febbrili;
- malattia mentale;
- la presenza di un pacemaker impiantato;
- stati convulsi;
- intolleranza individuale al fattore.

Attrezzatura

I laser sono un dispositivo tecnico che emette radiazioni in una gamma ottica ristretta. I laser moderni sono classificati:

Per sostanza attiva (fonte di radiazione indotta) - stato solido, liquido, gas e semiconduttore;
- per lunghezza d'onda e radiazione - infrarosso, visibile e ultravioletto;
- in base all'intensità della radiazione - bassa intensità e alta intensità;
- secondo la modalità di generazione della radiazione - pulsata e continua.

I dispositivi sono dotati di teste radianti e ugelli specializzati - dentale, specchio, agopuntura, magnetico, ecc., che garantiscono l'efficacia del trattamento. L'uso combinato della radiazione laser e di un campo magnetico costante potenzia l'effetto terapeutico. Tre tipi di apparecchiature terapeutiche laser sono prodotti principalmente in serie:

1) basato su laser elio-neon operanti in modalità continua di generazione di radiazioni con una lunghezza d'onda di 0,63 μm e una potenza di uscita di 1-200 mW:

ULF-01, "Yagoda"
- AFL-1, AFL-2
- Navetta-1
- ALTM-01
-FALM-1
- "Platano-M1"
- "Atollo"
- ALOK-1 - apparecchio per l'irradiazione laser del sangue

2) basato su laser a semiconduttore che operano in modalità continua di generazione di radiazioni con una lunghezza d'onda di 0,67-1,3 μm e una potenza di uscita di 1-50 mW:

ALTP-1, ALTP-2
- "Izel"
- "Mazik"
- "Vita"
- "Campana"

3) basato su laser a semiconduttore che funzionano in modalità pulsata di generazione di radiazioni con una lunghezza d'onda di 0,8-0,9 μm, una potenza di impulso di 2-15 W:

- "Uzor", "Uzor-2K"
- "Lazurit-ZM"
- "Luzar MP"
- "Nego"
- "Azor-2K"
- "Effetto"

Dispositivi per magneto-laserterapia:

- "Malada"
- AMLT-01
- "Svetoch-1"
- "Azzurro"
- "Erge"
- MILTA - infrarosso magnetico

Tecnica e metodi della radiazione laser

L'impatto di LI viene effettuato sulla lesione o organo, zona metamerica segmentale (cutanea), punto biologicamente attivo. Nel trattamento della carie profonda e della pulpite con metodo biologico, l'irradiazione viene effettuata nella zona del fondo della cavità cariata e del collo del dente; parodontite: la guida di luce viene inserita nel canale radicolare, precedentemente trattato meccanicamente e medicamente, e fatta avanzare fino alla sommità della radice del dente.

Il metodo di irradiazione laser è stabile, scansione stabile o scansione, contatto o remoto.

Dosaggio

Le risposte a LI dipendono dai parametri di dosaggio:

Lunghezza d'onda;
- metodologia;
- modalità operativa - continua o pulsata;
- intensità, densità di potenza (PM): LI a bassa intensità - soft (1-2 mW) viene utilizzato per influenzare le zone riflessogene; medio (2-30 mW) e duro (30-500 mW) - nell'area del focus patologico;
- tempo di esposizione a un campo - 1-5 minuti, il tempo totale non supera i 15 minuti. tutti i giorni oa giorni alterni;
- un ciclo di trattamento di 3-10 procedure, ripetuto dopo 1-2 mesi.

Sicurezza

Gli occhi del medico e del paziente sono protetti con occhiali SZS-22, SZO-33;
- non puoi guardare la fonte delle radiazioni;
- le pareti dell'armadio devono essere opache;
- premere il pulsante "start" dopo aver installato l'emettitore sul focus patologico.