LAZER(İngilizce'nin ilk harflerinden kısaltma. Uyarılmış Radyasyon Emisyonuyla Işık Amplifikasyonu - ışığın uyarılmış emisyonla amplifikasyonu; sin. optik kuantum üreteci), kızılötesinden ultraviyoleye kadar ışın şeklinde odaklanmış, enerjisi yüksek ve biyolojik etkileri olan elektromanyetik radyasyon yayan teknik bir cihazdır. L., 1955 yılında, bu buluş için 1964 Nobel Ödülü'ne layık görülen N. G. Basov, A. M. Prokhorov (SSCB) ve Ch. Townes (ABD) tarafından yaratıldı.
Bir lazerin ana parçaları çalışma sıvısı veya aktif ortam, pompa lambası ve ayna rezonatörüdür (Şekil 1). Lazer radyasyonu sürekli veya darbeli olabilir. Yarı iletken lazerler her iki modda da çalışabilir. Pompa lambasından güçlü bir ışık parlaması sonucunda aktif maddenin elektronları sakin durum heyecanlı. Birbirlerine etki ederek ışık fotonlarından oluşan bir çığ yaratırlar. Rezonans ekranlarından yansıyan bu fotonlar, yarı saydam ayna ekranını kırarak, yüksek enerjili ışığın dar, tek renkli bir ışını olarak ortaya çıkar.
Bir camın çalışma sıvısı katı olabilir (krom ilavesiyle yapay yakut kristalleri, bazı tungsten ve molibden tuzları, neodimyum ve diğer bazı elementlerin karışımıyla çeşitli cam türleri, vb.), sıvı (piridin, benzen, toluen, bromonaftalen, nitrobenzen vb.), gaz (helyum ve neon karışımı, helyum ve kadmiyum buharı, argon, kripton, karbondioksit vb.).
Çalışma akışkanının atomlarını heyecanlı bir duruma aktarmak için ışık radyasyonu, elektron akışı, akış kullanabilirsiniz. radyoaktif parçacıklar, kimya. reaksiyon.
Aktif ortamı, paralel uçları iç yansımalı ayna şeklinde tasarlanmış ve bir tanesi yarı saydam olan, krom katkılı yapay bir yakut kristali olarak hayal ederseniz ve bu kristali aydınlatırsanız güçlü flaş pompa lambası, o zaman bu kadar güçlü bir aydınlatmanın veya yaygın olarak adlandırıldığı gibi optik pompalamanın bir sonucu olarak, daha fazla sayıda krom atomu uyarılmış bir duruma geçecektir.
Temel duruma geri döndüğümüzde, krom atomu kendiliğinden bir foton yayar ve bu foton, uyarılmış krom atomuyla çarpışarak başka bir fotonu devre dışı bırakır. Bu fotonlar, uyarılan diğer krom atomlarıyla birleşerek yine fotonları devre dışı bırakır ve bu süreç çığ gibi artar. Ayna uçlarından defalarca yansıyan fotonların akışı, radyasyon enerjisi yoğunluğu yarı saydam aynayı aşmak için yeterli bir sınırlayıcı değere ulaşana kadar artar ve dalga boyu olan monokromatik tutarlı (kesinlikle yönlendirilmiş) radyasyon darbesi şeklinde patlar. bu 694,3 nm ve darbe süresi 0,5-1,0 ms olup kesirlerden yüzlerce joule kadar enerjiye sahiptir.
Bir ışık parlamasının enerjisi aşağıdaki örnek kullanılarak tahmin edilebilir: Güneş yüzeyindeki toplam spektrum enerji yoğunluğu 10 4 W/cm2'dir ve 1 MW gücündeki bir ışıktan gelen odaklanmış ışın, güneş yüzeyinde bir radyasyon yoğunluğu yaratır. 10 13 W/cm2'ye kadar odaklama.
Monokromatiklik, tutarlılık, küçük ışın sapma açısı ve optik odaklama olanağı, yüksek enerji konsantrasyonunun elde edilmesini mümkün kılar.
Odaklanmış bir lazer ışını birkaç mikronluk bir alana yönlendirilebilir. Bu, muazzam bir enerji konsantrasyonuna ulaşır ve ışınlanan nesnede son derece yüksek bir sıcaklık yaratır. Lazer radyasyonu çeliği ve elması eritir ve her türlü malzemeyi yok eder.
Lazer cihazları ve uygulama alanları
Lazer radyasyonunun özel özellikleri - yüksek yönlülük, tutarlılık ve tek renklilik - bilim, teknoloji ve tıbbın çeşitli alanlarında uygulanması için pratik olarak büyük fırsatlar yaratmaktadır.
Bal için Radyasyon gücü cerrahi veya terapötik tedavinin amaçlarına göre belirlenen amaçlar için çeşitli lazerler kullanılır. Işınlamanın yoğunluğuna ve farklı dokularla etkileşiminin özelliklerine bağlı olarak pıhtılaşma, yok etme, uyarılma ve yenilenme etkileri elde edilir. Cerrahi, onkoloji ve göz pratiğinde onlarca watt gücünde lazerler kullanılırken, uyarıcı ve antiinflamatuar etkiler elde etmek için onlarca miliwatt gücünde lazerler kullanılır.
L.'nin yardımıyla aynı anda çok sayıda telefon görüşmesini iletmek, hem dünyada hem de uzayda iletişim kurmak ve gök cisimlerinin yerini tespit etmek mümkündür.
Lazer ışınının küçük sapması, bunların araştırma uygulamalarında, büyük mühendislik yapılarının inşasında, uçakların inişinde ve makine mühendisliğinde kullanılmasına olanak tanır. Üç boyutlu görüntü (holografi) elde etmek için gaz lazerleri kullanılır. Jeodezik uygulamada çeşitli tipte lazer telemetreler yaygın olarak kullanılmaktadır. L. meteorolojide kirliliği kontrol etmek için kullanılır çevre, ölçme ve hesaplama teknolojisinde, alet yapımında, mikroelektronik devrelerin boyutsal işlenmesinde, kimyasalın başlatılmasında. reaksiyonlar vb.
Lazer teknolojisinde, darbeli ve sürekli etkili hem katı hal hem de gaz lazerleri kullanılır. Çelikler, alaşımlar, elmaslar, saat taşları gibi çeşitli yüksek mukavemetli malzemeleri kesmek, delmek ve kaynaklamak için karbondioksit (LUND-100, TILU-1, Impulse), nitrojen (Signal-3), yakut üzerinde lazer sistemleri üretilir. (LUCH- 1M, K-ZM, LUCH-1 P, SU-1), neodimyum cam üzerinde (Kvant-9, Korund-1, SLS-10, Kızıl), vb. Çoğu lazer teknolojisi prosesi termal etkiyi kullanır Absorbsiyonu işlenmiş malzemenin neden olduğu ışığın. Radyasyon akısı yoğunluğunu arttırmak ve tedavi bölgesini lokalize etmek için optik sistemler kullanılır. Lazer teknolojisinin özellikleri şunlardır: İşleme bölgesinde kısa sürede gerekli termal etkiyi sağlayan yüksek radyasyon enerjisi yoğunluğu; odaklanma olasılığı ve son derece küçük çaplı ışık ışınları nedeniyle etkileyen radyasyonun yeri; radyasyona kısa süreli maruz kalmanın sağladığı termal olarak etkilenen küçük bölge; sürecin şeffaf bir ortamda, teknolojik pencereler aracılığıyla yürütülebilmesi. kameralar vb.
Yönlendirme ve iletişim sistemlerinin kontrol ve ölçüm aletlerinde kullanılan lazerlerin radyasyon gücü 1-80 mW civarında düşüktür. Deneysel çalışmalar için (sıvıların akış hızlarının ölçülmesi, kristallerin incelenmesi vb.), kilowatt'tan hektowatt'a kadar tepe gücü ve 10 -9 -10 -4 saniye darbe süresi ile darbeli modda radyasyon üreten güçlü lazerler kullanılır. . Malzemelerin işlenmesi için (kesme, kaynaklama, delik delme vb.), çıkış gücü 1 ila 1000 watt veya daha fazla olan çeşitli lazerler kullanılır.
Lazer cihazları iş verimliliğini önemli ölçüde artırır. Böylece, lazerle kesme, hammaddelerde önemli tasarruf sağlar, herhangi bir malzemeye anında delik açılması, delicinin işini kolaylaştırır, mikro devrelerin lazerle üretilmesi yöntemi, ürünlerin kalitesini artırır, vb. Lazerin, bilimsel, teknik ve tıbbi uygulamalar için kullanılan en yaygın cihazlar. hedefler.
Bir lazer ışınının biyolojik doku üzerindeki etki mekanizması, ışık ışınının enerjisinin vücudun küçük bir bölgesindeki sıcaklığı keskin bir şekilde arttırdığı gerçeğine dayanmaktadır. J. P. Minton'a göre ışınlanmış alandaki sıcaklık 394°'ye kadar yükselebilir ve bu nedenle patolojik olarak değişen alan anında yanar ve buharlaşır. Doğrudan monokromatik odaklanmış radyasyon ışınının genişliği eşit olduğundan, çevredeki dokular üzerindeki termal etki çok kısa bir mesafeye yayılır.
0,01 mm. Lazer radyasyonunun etkisi altında, yalnızca canlı doku proteinlerinin pıhtılaşması değil, aynı zamanda bir tür şok dalgasının etkisinden kaynaklanan patlayıcı yıkımı da meydana gelir. Bu şok dalgası, yüksek sıcaklıklarda doku sıvısının anında gaz haline geçmesi sonucu oluşur. Biol'un özellikleri, eylemler dalga boyuna, darbe süresine, güce, lazer radyasyonunun enerjisine ve ayrıca ışınlanmış dokuların yapısına ve özelliklerine bağlıdır. Önemli olan renklenme (pigmentasyon), kalınlık, yoğunluk, dokunun kanla dolma derecesi, fizyolojisi, durumu ve patol varlığı, bunlardaki değişikliklerdir. Lazer radyasyonunun gücü ne kadar büyük olursa, o kadar derine nüfuz eder ve etkisi o kadar güçlü olur.
Deneysel çalışmalarda, çeşitli aralıklardaki ışık radyasyonunun hücreler, dokular ve organlar (deri, kaslar, kemikler, iç organlar vb.) üzerindeki etkisi incelenmiştir. sonuçlar termal ve radyasyon etkilerinden farklıdır. Sonrasında doğrudan etki doku ve organlara lazer radyasyonu uygulandığında, doku veya organın yapısına bağlı olarak, bunlarda değişen alan ve derinlikte sınırlı lezyonlar ortaya çıkar. Gistol, L.'ye maruz kalan doku ve organları incelerken, içlerinde üç morfol değişikliği bölgesi tanımlanabilir: yüzeysel pıhtılaşma nekrozu bölgesi; kanama ve şişlik alanı; hücrede distrofik ve nekrobiyotik değişikliklerin olduğu bölge.
Tıpta lazerler
Yüksek enerji yoğunluğuna sahip ışık radyasyonu üretebilen sürekli lazerlerin yanı sıra darbeli lazerlerin geliştirilmesi, lazerlerin tıpta yaygın kullanımının koşullarını yarattı. 70'lerin sonunda. 20. yüzyıl Lazer ışınlaması tıbbın çeşitli alanlarında teşhis ve tedavi için kullanılmaya başlandı - cerrahi (travmatoloji, kardiyovasküler, karın cerrahisi, beyin cerrahisi vb. dahil) > onkoloji, oftalmoloji, diş hekimliği. Lazer göz mikrocerrahisinin modern yöntemlerinin kurucusunun, Sovyet göz doktoru, SSCB Tıp Bilimleri Akademisi Akademisyeni M. M. Krasnov olduğu vurgulanmalıdır. L.'nin terapi, fizyoterapi vb. alanlarda pratik kullanımına yönelik umutlar vardır. Biyolojik nesnelerin spektrokimyasal ve moleküler çalışmaları, halihazırda frekansı ayarlanabilir L., lazer Raman kullanan lazer emisyon spektroskopisi, absorpsiyon ve floresans spektrofotometrisinin geliştirilmesiyle yakından ilişkilidir. spektroskopi. Bu yöntemler, ölçümlerin hassasiyetini ve doğruluğunu arttırmanın yanı sıra, analiz süresini kısaltmakta, bu da adli tıp alanında meslek hastalıklarının teşhisi, ilaç kullanımının izlenmesine yönelik araştırmaların kapsamının keskin bir şekilde genişlemesini sağlamıştır. vb. Fiber optik ile birlikte lazer spektroskopi yöntemleri, göğüs boşluğunun röntgenini çekmek, kan damarlarını incelemek, iç organların işlevlerini, işlevlerini incelemek ve tümörleri tespit etmek amacıyla fotoğraflamak için kullanılabilir.
Büyük moleküllerin (DNA, RNA, vb.) ve virüslerin incelenmesi ve tanımlanması, immünol, araştırma, kinetik ve biyol çalışması, mikroorganizmaların aktivitesi, kan damarlarında mikro sirkülasyon, biyol akış hızlarının ölçümü, sıvılar - ana uygulama alanları Lazer Rayleigh ve Doppler spektrometri yöntemleri, incelenen parçacıkların son derece düşük konsantrasyonlarında ölçümlere izin veren oldukça hassas ekspres yöntemler. L.'nin yardımıyla, radyasyonun etkisi altında buharlaşan maddenin doğasına göre dokuların mikrospektral analizi gerçekleştirilir.
Lazer radyasyonunun dozimetrisi
L.'nin aktif gövdesinin, özellikle de gazın (örneğin helyum-neon) gücündeki dalgalanmalarla bağlantılı olarak, çalışmaları sırasında ve güvenlik gereksinimlerine göre, dozimetrik izleme, standartlara göre kalibre edilmiş özel dozimetreler kullanılarak sistematik olarak gerçekleştirilir. referans güç sayaçları, özellikle IMO-2 tipi ve devlet tarafından sertifikalı metrolojik hizmet. Dozimetri, lazer radyasyonunun etkinliğini biyolojik olarak belirleyen etkili terapötik dozları ve güç yoğunluğunu belirlemenizi sağlar.
Cerrahide lazerler
L.'nin tıpta ilk uygulama alanı cerrahiydi.
Endikasyonlar
L. ışınının dokuyu parçalama yeteneği, onun cerrahi uygulamaya dahil edilmesini mümkün kıldı. "Lazer neşterinin" bakteri yok edici etkisi ve pıhtılaştırıcı özellikleri, gastrointestinal sistemdeki operasyonlarda kullanımının temelini oluşturdu. beyin cerrahisi operasyonları sırasında, kanamanın arttığı hastalarda (hemofili, radyasyon hastalığı vb.) sistem, parankimal organlar.
Helyum-neon ve karbondioksit lazerleri belirli cerrahi hastalıklar ve yaralanmalarda başarıyla kullanılmaktadır: enfekte, uzun süreli iyileşmeyen yaralar ve ülserler, yanıklar, yok edici endarterit, deforme edici artroz, kırıklar, derinin yanık yüzeylerine ototransplantasyonu, apseler ve balgam. yumuşak dokular vb. Lazer makineleri “Neşter” ve “Pulsar” kemikleri ve yumuşak dokuları kesmek için tasarlanmıştır. L. radyasyonunun, yara sürecinin aşamalarının süresini değiştirerek rejenerasyon süreçlerini uyardığı tespit edilmiştir. Örneğin ülser açıldıktan ve L. boşluklarının duvarları tedavi edildikten sonra, yara yüzeyinin enfeksiyonunun azalması nedeniyle yaraların iyileşme süresi diğer tedavi yöntemlerine göre önemli ölçüde azalır, yaranın pürülan-nekrotikten temizlenmesi hızlandırılır. kitleler ve granülasyonların oluşumu ve epitelizasyon. Gistol ve sitol çalışmaları, fibroblastların sitoplazmasında RNA ve DNA sentezindeki artışa ve nötrofil lökositlerin ve makrofajların sitoplazmasındaki glikojen içeriğine, mikroorganizma sayısında azalmaya bağlı olarak onarıcı işlemlerde bir artış olduğunu göstermiştir. yara akıntısındaki mikrobiyal birlikteliklerin sayısı, biyolde azalma, patojenik stafilokokun aktivitesi.
Metodoloji
Lezyon (yara, ülser, yanık yüzeyi vb.) geleneksel olarak alanlara bölünür. Her alan günlük veya 1-2 günde bir düşük güçlü lazerlerle (10-20 mW) 5-10 dakika süreyle ışınlanır. Tedavi süresi 15-25 seanstır. Gerekirse 25-30 gün sonra kursu tekrarlayabilirsiniz; genellikle 3 defadan fazla tekrarlanmazlar.
Ameliyatta lazer kullanımı (ek materyallerden)
Lazer radyasyonunun biyolojik nesneler üzerindeki etkisini araştırmaya yönelik deneysel çalışmalar 1963-1964'te başladı. SSCB'de, ABD'de, Fransa'da ve diğer bazı ülkelerde. Lazer radyasyonunun özellikleri tanımlandı ve bu da onu kullanma olasılığını belirledi. klinik tıp. Lazer ışını kan ve lenfatik damarların obliterasyonuna neden olur, böylece kötü huylu tümör hücrelerinin yayılmasını önler ve hemostatik etki yaratır. Lazer radyasyonunun operasyon alanının yakınında bulunan dokular üzerindeki termal etkisi minimum düzeydedir ancak yara yüzeyinin aseptikliğini sağlamak için yeterlidir. Lazer yaraları, neşter veya elektrikli bıçağın neden olduğu yaralardan daha hızlı iyileşir. Lazer, biyoelektrik potansiyel sensörlerinin çalışmasını etkilemez. Ek olarak, lazer radyasyonu fotodinamik bir etkiye neden olur - daha önce ışığa duyarlı hale getirilmiş dokuların tahrip edilmesi ve örneğin onkolojide kullanılan excimer lazerler, foto ayrışmanın (doku tahribatı) etkisine neden olur. Düşük enerjili lazerlerden gelen radyasyonun doku üzerinde uyarıcı etkisi vardır ve bu nedenle trofik ülserlerin tedavisinde kullanılır.
Farklı lazer türlerinin özellikleri ışığın dalga boyuna göre belirlenir. Bu nedenle, 10,6 mikron dalga boyuna sahip bir karbondioksit lazeri, biyolojik dokuları parçalama ve daha az ölçüde onları pıhtılaştırma özelliğine sahiptir; daha kısa dalga boyuna (1,06 mikron) sahip neodimyum (YAG lazer) ile itriyum alüminyum garnet üzerinde çalışan bir lazer. - Dokuyu yok etme ve pıhtılaştırma yeteneği ve dokuyu parçalama yeteneği nispeten küçüktür.
Bugüne kadar klinik tıpta farklı aralıklarda çalışan birkaç düzine lazer sistemi türü kullanılmaktadır. elektromanyetik spektrum(kızılötesinden ultraviyole'ye). Karbondioksit lazerleri, argon lazerleri, YAG lazerleri vb. ameliyatlarda kullanılmak üzere yurt dışında seri olarak üretilmekte, tedavi amaçlı ise helyum-veon ve yarı iletken lazerler üretilmektedir. SSCB'de, oftalmolojide kullanılmak üzere "Yatağan" tipi karbondioksit lazerleri ticari olarak üretilir, ameliyatta kullanılmak üzere "Scalpel-1", "Romashka-1" (renk Şekil 13), "Romashka-2" lazerleri, tedavi amaçlı L G-75 ve “Yagoda” tipi helyum-neon lazerler, yarı iletken lazerler endüstriyel üretim için hazırlanmaktadır.
60'ların ortasında. Sovyet cerrahlar B. M. Khromov, N. F. Gamaleya, S. D. Pletnev, ciltteki ve görünür mukoza zarlarındaki iyi huylu ve kötü huylu tümörlerin tedavisinde lazeri ilk kullananlar arasındaydı. SSCB'de lazer cerrahisinin gelişimi 1969-1972'deki yaratılışla ilişkilidir. Sovyet karbondioksit lazerlerinin seri örnekleri. 1973-1974'te A. I. Golovnya ve A. A. Vishnevsky (junior) ve diğerleri. Vater meme ucundaki ameliyatlarda ve deri grefti amacıyla karbondioksit lazerin başarılı kullanımına ilişkin veriler yayınlanmıştır. 1974 yılında A.D. Arapov ve ark. valvüler pulmoner arter darlığının düzeltilmesi için lazer radyasyonu kullanılarak yapılan ilk ameliyatları bildirdiler.
1973-1975'te lazer cerrahisi laboratuvarı çalışanları (şu anda Lazer Cerrahisi Bilimsel Araştırma Enstitüsü M3 SSCB) prof. O.K. Skobelkina, karbondioksit lazerinin karın, cilt-plastik ve cerahatli cerrahide kullanımına ilişkin temel deneysel araştırmalar yaptı ve 1975'ten beri bunları klinik uygulamaya sokmaya başladı. Şu anda, lazerlerin tıpta kullanılmasına ilişkin deneyim zaten birikmiş ve lazer cerrahisi konusunda uzmanlar eğitilmiş; tıbbi kurumlarda lazer radyasyonu kullanılarak onbinlerce ameliyat gerçekleştirilmiştir. SSCB Lazer Cerrahisi Araştırma Enstitüsü M3'te, örneğin endoskopik cerrahi müdahalelerde, kalp cerrahisinde ve anjiyolojide, mikrocerrahi operasyonlarda, fotodinamik terapide ve refleksolojide lazer teknolojisinin kullanımına yönelik yeni yönler geliştirilmektedir.
Yemek borusu, mide ve bağırsakların lazer ameliyatı. Gastrointestinal sistemin organlarına yönelik operasyonlar. geleneksel kesme aletleri kullanılarak gerçekleştirilen traktusa kanama, içi boş bir organın duvarının diseksiyon hattı boyunca organ içi mikrohematom oluşumu ve ayrıca kesme hattı boyunca içi boş organların içeriği ile dokuların enfeksiyonu eşlik eder. Lazer neşterin kullanılması bunun önlenmesini mümkün kıldı. Operasyon “kuru” steril bir alanda gerçekleştirilir. Kanser hastalarında, kötü huylu tümör hücrelerinin kan ve lenfatik damarlar yoluyla ameliyat yarasının ötesine yayılma riski aynı anda azalır. Geleneksel kesme aletlerinin ve elektrikli bıçakların neden olduğu hasarın aksine, lazer kesi yakınındaki nekrobiyotik değişiklikler minimum düzeydedir. Bu nedenle lazer yaraları minimal inflamatuar reaksiyonla iyileşir. Lazer neşterin benzersiz özellikleri, bunun karın cerrahisinde kullanılmasına yönelik sayısız girişime yol açmıştır. Bununla birlikte, doku diseksiyonu yaklaşık görsel odaklanma ve lazer ışınının ışık noktasının amaçlanan kesim çizgisi boyunca serbest hareketi ile gerçekleştirildiği için bu girişimler beklenen etkiyi vermedi. Aynı zamanda, özellikle mide ve bağırsak duvarları gibi zengin damarlı dokuların kansız bir bölümünü gerçekleştirmek her zaman mümkün olmuyordu. Çapı 1 mm'den büyük olan damarların lazerle kesilmesi aşırı kanamaya neden olur; Dökülen kan lazer radyasyonunu korur, diseksiyon hızını hızla azaltır, bunun sonucunda lazer neşterin özelliklerini kaybeder. Ayrıca altta yatan doku ve organlara kazara zarar verme ve doku yapılarının aşırı ısınma riski de vardır.
Sovyet bilim adamlarının çalışmaları O.K. alan pıhtılaşma nekrozunu azaltır, kesme hızını artırır, düşük güçlü lazer radyasyonu (15-25 W) kullanarak disseke doku katmanlarının “biyolojik kaynaklanmasını” sağlar. İkincisi özellikle karın cerrahisinde önemlidir. Dokunun yüzey pıhtılaşması nedeniyle kesi sırasında oluşan hafif yapışma, mide veya bağırsağın disseke duvarının katmanlarını aynı seviyede tutar, bu da operasyonun en emek yoğun ve kritik aşamasını - formasyon - gerçekleştirmek için en uygun koşulları yaratır. bir anastomoz. İçi boş organlarda lazer neşterin kullanılması, bir dizi özel lazer cerrahi alet ve dikiş cihazının geliştirilmesiyle mümkün hale geldi (renkli şekil 1, 2). Abdominal cerrahide lazerlerin kullanımına ilişkin çok sayıda deney ve klinik deneyim, aletler için temel gereksinimlerin formüle edilmesini mümkün kılmıştır. Lokal kompresyon oluşturma ve doku diseksiyonu hattı boyunca organların kanamasını sağlama yeteneğine sahip olmaları gerekir; çevredeki doku ve organları doğrudan ve yansıyan ışınlardan korumak; boyut ve şekil olarak, özellikle ulaşılması zor alanlarda, bir veya başka bir cerrahi tekniği gerçekleştirmek için uyarlanmalıdır; dokular ve ışık kılavuzu konisi arasında sabit bir aralığın varlığı nedeniyle lazer radyasyonunun gücünü arttırmadan hızlandırılmış doku diseksiyonunu teşvik eder; dokuların yüksek kalitede biyolojik olarak kaynaklanmasını sağlar.
Şu anda karın ameliyatında yaygın mekanik dikiş cihazları aldı (bkz.). Operasyon süresini kısaltırlar, aseptik ve yüksek kalitede diseksiyona ve içi boş organların duvarlarının bağlanmasına izin verirler, ancak mekanik dikiş hattı sıklıkla kanar ve yüksek kazıyıcı çıkıntı dikkatli peritonizasyon gerektirir. Lazer dikiş cihazları daha gelişmiştir, örneğin birleşik NZhKA-60. Ayrıca dozlanmış lokal doku sıkıştırma prensibini de kullanırlar: önce içi boş organın duvarı metal zımbalarla dikilir ve ardından bir lazer kullanılarak iki sıra uygulanan zımba arasından kesilir. Geleneksel bir mekanik sütürden farklı olarak lazer sütür hattı sterildir, mekanik ve biyolojik olarak yalıtılmıştır ve kanamaz; ince film kesim çizgisi boyunca pıhtılaşma nekrozu, mikroorganizmaların dokulara nüfuz etmesini önler; kazıma üstü çıkıntı alçaktır ve seröz-kas sütürleri tarafından kolayca suya batırılır.
Lazer cerrahi dikiş cihazı UPO-16 orijinaldir; tasarımı birçok açıdan bilinen mekanik dikiş cihazlarından farklıdır. Tasarımının özelliği, kumaşın sıkıştırıldığı anda özel bir sabitleme çerçevesi sayesinde gerilmesine de izin vermesidir. Bu, radyasyon gücünü artırmadan doku diseksiyon hızını iki kattan fazla artırmayı mümkün kılar. UPO-16 cihazı mide, ince ve kalın bağırsağın rezeksiyonunda ve yemek borusu plastik cerrahisi sırasında midenin büyük eğriliğinden tüp kesilerek çıkarılmasında kullanılır.
Lazer aletlerinin ve dikiş cihazlarının oluşturulması, midenin proksimal ve distal rezeksiyonu, total gastrektomi, mide ve kolon parçaları ile yemek borusunun plastik cerrahisi için çeşitli seçenekler ve kolonda cerrahi müdahaleler (çiçekler) için yöntemler geliştirmeyi mümkün kılmıştır. , tablo, art. 432, Şekil 6-8). Bu yöntemleri kullanan sağlık kurumlarının kolektif deneyimi, büyük malzeme(2 bin cerrahi müdahale), lazer kullanılarak yapılan operasyonlara geleneksel operasyonlardan farklı olarak 2-4 kat daha az komplikasyon ve 1,5-3 kat daha az mortalite eşlik ettiği sonucuna varmamızı sağlıyor. Ayrıca lazer teknolojisi kullanıldığında cerrahi tedavinin uzun vadeli sonuçlarının daha olumlu olduğu gözlenmektedir.
Karaciğer dışı safra yollarına yapılan cerrahi müdahalelerde lazerin diğer kesici aletlere göre yadsınamaz bir avantajı vardır. Doku diseksiyonu alanında tam sterilite ve mükemmel hemostaz, cerrahın işini büyük ölçüde kolaylaştırır ve operasyonun kalitesinin artmasına ve tedavi sonuçlarının iyileştirilmesine yardımcı olur. Ekstrahepatik safra kanalları üzerinde operasyonlar gerçekleştirmek için, biliyodigestif anastomozlar, papillosfinkterotomi ve papillosfinkteroplasti uygulamasıyla çeşitli koledokotomi türlerinin başarılı bir şekilde gerçekleştirilmesini mümkün kılan özel lazer aletleri oluşturulmuştur. Operasyonlar neredeyse kansız ve atravmatiktir, bu da yüksek düzeyde teknik performans sağlar.
Kolesistektomi sırasında lazer neşterinin kullanılması daha az etkili değildir. Uygun topografik-anatomik ilişkilerle, odaklanmış bir lazer ışını safra kesesinin tüm bölümlerine serbestçe uygulanabildiğinde, fotohidrolik preparatın etkisi kullanılarak uzaklaştırılır ve bu da karaciğer parankiminde en ufak bir yaralanmayı ortadan kaldırır. Aynı zamanda mesane yatağının küçük kanallarından kanama ve safra sızıntısı da tamamen durdurulur. Bu nedenle ilave dikişe gerek duyulmaz. Lazer ışınının yaranın derinliklerinde serbest manipülasyonu için koşulların bulunmaması durumunda, olağan şekilde kolesistektomi yapılır ve odaklanmamış bir lazer radyasyonu ışınıyla operasyon alanındaki parankimal kanamanın ve safra sızıntısının durdurulması gerçekleştirilir. İÇİNDE bu durumda Lazer ayrıca safra kesesi yatağına hemostatik sütürlerin uygulanmasını da ortadan kaldırır; bu, yakındaki damarlara ve safra kanallarına zarar vererek fokal nekrozlara yol açar.
Safra yollarının acil cerrahisinde lazer neşter vazgeçilmez olabilir. Bazı durumlarda safra kesesini çıkarmak için ve bazı durumlarda kanamayı durdurmanın oldukça etkili bir yolu olarak kullanılır. Safra kesesinin pratik olarak çıkarılamaz olduğu ve demukozizasyonun gerekli olduğu durumlarda, akut olarak yapıldığında kanama riski ile ilişkili olduğu durumlarda, mukoza zarının odaklanmış lazer radyasyonu ile buharlaştırılması tavsiye edilir. Tam hemostaz ile mukoza zarının tamamen çıkarılması ve yara yüzeyinin sterilizasyonu, ameliyat sonrası sürecin sorunsuz geçmesini sağlar. Lazer teknolojisinin kullanımı, safra sistemi hastalıkları olan hastaların tedavi kalitesinin iyileştirilmesi için yeni fırsatlar yaratmaktadır; bu durumda cerrahi müdahalelerin sıklığı önemli ölçüde artmıştır.
Abdominal parankimal organların cerrahisinde lazer kullanımı. Dallanmış damar sistemi ile parankimal organların anatomik yapısının özellikleri, cerrahi müdahalenin zorluklarını ve postoperatif dönemin ciddiyetini belirler. Bu nedenle parankimal organlara yapılan cerrahi müdahalelerde kanamayı, safra sızıntısını ve enzim sızıntısını durdurmanın en etkili yol ve yöntemlerinin araştırılması halen devam etmektedir. Karaciğer dokusundan kanamanın durdurulması için pek çok yöntem ve yöntem önerilmiş olup bunlar ne yazık ki cerrahları tatmin etmemektedir.
1976'dan beri parankimal organlara yönelik operasyonlarda çeşitli lazer türlerinin kullanılması olanakları ve beklentileri araştırılmaktadır. Lazerlerin parankim üzerindeki etkilerinin sonuçlarının yanı sıra karaciğer, pankreas ve dalak üzerindeki cerrahi müdahale yöntemleri de geliştirildi.
Karaciğere cerrahi müdahale yöntemi seçilirken, organın çıkarıldığı kısımda kan akışının geçici olarak durdurulması, organın rezeksiyonu sonrası büyük damarlardan kanamanın ve kanallardan safra sızıntısının durdurulması gibi sorunların eş zamanlı olarak çözülmesi gerekir. parankim kanamasının durdurulması.
Bir deneyde karaciğerin alınacak kısmının kanamasını sağlamak için özel bir hepatoklamp geliştirildi. Daha önce önerilen benzer aletlerin aksine, organın tam ve eşit şekilde sıkıştırılmasını sağlar. Bu durumda karaciğer parankimi zarar görmez ve distal kısmındaki kan akışı durur. Özel bir sabitleme aparatı, çıkarılacak alanı kestikten sonra hepatoklampı karaciğerin çıkarılamayan kısmının kenarında tutmanıza olanak sağlar. Bu da sadece büyük damarlar ve kanallar üzerinde değil aynı zamanda organın parankiminde de serbest manipülasyona izin verir.
Karaciğerin büyük damar ve kanallarını tedavi etmek için yöntemler seçerken, küçük damarlardan parankimal kanamayı ve küçük kanallardan safra sızıntısını durdurmak için karbondioksit lazerleri ve YAG lazerlerinin kullanılacağı dikkate alınmalıdır. Büyük damarların ve kanalların dikilmesi için, tantal zımbaların yardımıyla kanamanın tamamen durdurulmasını sağlayan bir zımba kullanılması tavsiye edilir; Bunları özel kelepçelerle klipsleyebilirsiniz. Çalışmanın sonuçlarının gösterdiği gibi, organın yara yüzeyinin bir lazer ışınıyla tedavisinden önce ve sonra zımbalar damar kanalı demetleri üzerinde sıkıca tutulur. Karaciğerin kalan ve çıkarılan kısımlarının sınırında, parankimi ve aynı zamanda büyük damarları ve kanalları sıkıştıran hepatoklamplar uygulanır ve sabitlenir. Karaciğer kapsülü cerrahi bir neşter ile kesilir ve damarlar ve kanallar bir zımba ile dikilir. Karaciğerin çıkarılacak kısmı zımbaların kenarı boyunca neşterle kesilir. Kanamayı ve safra sızıntısını tamamen durdurmak için karaciğer parankimi, odaklanmamış bir karbondioksit lazeri veya YAG lazer ışınıyla tedavi edilir. AIG lazer kullanılarak karaciğer yaralarındaki parankimal kanamanın durdurulması, karbondioksit lazer kullanımına göre 3 kat daha hızlı gerçekleşir.
Pankreas ameliyatının kendine has özellikleri vardır. Bilindiği gibi, bu organ herhangi bir cerrahi travmaya karşı çok hassastır, bu nedenle pankreasın kaba manipülasyonları sıklıkla postoperatif pankreatit gelişimine katkıda bulunur. Pankreas parankimine zarar vermeden lazer ışını ile pankreas parankiminin rezeksiyonuna olanak sağlayan özel bir klemp geliştirilmiştir. Çıkarılacak parçaya ortasında bir yuva bulunan lazer kelepçe uygulanır. Kılavuz yuvası boyunca, bez dokusu odaklanmış bir karbondioksit lazer ışınıyla çaprazlanır. Bu durumda, organ parankimi ve pankreas kanalı kural olarak tamamen hava geçirmez şekilde kapatılır, bu da organ kütüğünü kapatmak için dikişler uygulandığında ek travmayı önler.
Dalak yaralanmalarında çeşitli lazer türlerinin hemostatik etkisi üzerine yapılan bir çalışma, küçük yaralardan kanamanın hem karbondioksit lazeri hem de YAG lazeri ile durdurulabileceğini ve büyük yaralardan kanamayı durdurmanın ancak YAG yardımıyla mümkün olduğunu gösterdi. lazer radyasyonu.
Akciğer ve plevra cerrahisinde lazer kullanımı. Torakotomi için (interkostal kasları ve plevrayı kesmek için) bir karbondioksit lazer ışını kullanılır, bu nedenle bu aşamada kan kaybı 100 ml'yi geçmez. Kompresyon klempleri kullanılarak, akciğer dokusunun U0-40 veya U0-60 cihazlarıyla dikilmesinden sonra atipik küçük akciğer rezeksiyonları gerçekleştirilir. Akciğerin rezeke edilen kısmının odaklanmış bir lazer ışınıyla diseksiyonu ve ardından akciğer parankiminin odaklanmamış bir ışınla tedavisi, güvenilir hemostaz ve aerostasis elde edilmesini mümkün kılar. Akciğerlerin anatomik rezeksiyonu yapılırken ana bronş U0-40 veya U0-60 cihazı ile dikilir ve odaklanmış bir karbondioksit lazer ışınıyla çaprazlanır. Sonuç olarak bronş kütüğünün sterilizasyonu ve kapatılması sağlanır. Akciğer dokusunun yara yüzeyi, hemostaz ve aerostasis amacıyla odaklanmamış bir ışınla tedavi edilir. Lazer kullanıldığında cerrahi kan kaybı %30-40, ameliyat sonrası kan kaybı ise 2-3 kat azalır.
Plevral ampiyemin cerrahi tedavisinde, ampiyem boşluğunun açılması ve içindeki manipülasyonlar, odaklanmış bir karbondioksit lazer ışınıyla gerçekleştirilir; nihai hemostaz ve ampiyem boşluğunun sterilizasyonu, odaklanmamış bir ışınla gerçekleştirilir. Bunun sonucunda müdahale süresi 1V2 kat, kan kaybı ise 2-4 kat azalır.
Kalp cerrahisinde lazer kullanımı. Kalbin supraventriküler aritmilerinin tedavisi için, His demetinin veya kalbin anormal iletim yollarının çaprazlandığı bir A ve G lazer kullanılır. Lazer ışını torakotomi ve kardiyotomi sırasında intrakardiyal olarak veya özel bir vasküler proba yerleştirilmiş esnek bir ışık kılavuzu kullanılarak intravazal olarak iletilir.
Son zamanlarda SSCB ve ABD'de koroner kalp hastalığına yönelik miyokardın lazerle revaskülarizasyonu konusunda umut verici çalışmalar başlatılmıştır. Durmuş bir kalbe lazer revaskülarizasyon ve koroner arter baypas greftleme kombinasyonu uygulanırken, atan kalbe sadece lazerle müdahale yapılır. Güçlü bir karbondioksit lazerinin kısa darbeleri ile sol ventrikül duvarında 40-70 kanal açılır. Tamponun birkaç dakika basılmasıyla kanalların epikardiyal kısmı tromboze edilir. Kanalların intramural kısmı iskemik miyokardiyuma ventrikül lümeninden gelen kanın sağlanmasına hizmet eder. Daha sonra kanalların çevresinde miyokardiyal beslenmeyi iyileştiren bir mikrokapiller ağı oluşturulur.
Deri plastik cerrahisinde lazer kullanımı. Sağlıklı doku içindeki küçük iyi huylu ve kötü huylu tümörlerin radikal eksizyonu için odaklanmış bir karbondioksit lazer ışını kullanılır. Daha büyük oluşumlar (fibromlar, ateromlar, papillomlar, pigmentli nevüsler, cilt kanseri ve melanom, kötü huylu tümörlerin cilt metastazları ve dövmeler) odaklanmamış bir lazer ışınına maruz bırakılarak yok edilir (renkli şekil 12-15). Bu gibi durumlarda küçük yaraların iyileşmesi kabuk altında gerçekleşir. Büyük yara yüzeyleri deri otogrefti ile kaplanır. Lazer cerrahisinin avantajları iyi hemostaz, yara yüzeyinin sterilliği ve müdahalenin yüksek radikalliğidir. Ameliyat edilemeyen, özellikle parçalanan, kötü huylu cilt tümörleri için, tümörü buharlaştırmak ve yok etmek için bir lazer kullanılır; bu, yüzey sterilizasyonuna, kanamanın durdurulmasına ve hoş olmayan kokuların ortadan kaldırılmasına olanak tanır.
Damar tümörlerinin tedavisinde ve dövme silme işlemlerinde argon lazer kullanılarak özellikle kozmetik açıdan iyi sonuçlar elde edilmektedir. Lazer radyasyonu, alıcı bölgeyi hazırlamak ve bir deri grefti toplamak (almak) için kullanılır. Trofik ülserlerde alıcı bölge, odaklanmış ve odaklanmamış bir lazer ışını kullanılarak sterilize edilir ve yenilenir; derin yanıklardan sonraki yaralar için, odaklanmamış bir ışınla nekrektomi gerçekleştirilir. Tam kalınlıkta bir deri flepini greft olarak almak için, SSCB M3 Lazer Cerrahi Araştırma Enstitüsü'nde geliştirilen biyolojik dokuların lazer fotohidrolik hazırlanmasının etkisi kullanılır. Bunu yapmak için deri altı dokuya izotonik salin solüsyonu veya% 0,25-0,5 novokain solüsyonu enjekte edilir. Odaklanmış bir karbondioksit lazer ışını kullanılarak, önceden verilen sıvının kavitasyonu nedeniyle greft alttaki dokulardan ayrılır, kenarlar radyasyonun etkisi altında görünür. yüksek sıcaklık Lazerin çarptığı noktada. Sonuç olarak hematomlar oluşmaz ve greftin sterilitesi elde edilir, bu da greftin daha iyi yerleşmesine katkıda bulunur (renk. Şekil 9-11). Kapsamlı klinik materyale göre, lazer kullanılarak alınan bir otogreftin hayatta kalma oranı genellikle %96,5'e, çene-yüz cerrahisinde ise %100'e ulaşmaktadır.
Pürülan yumuşak doku hastalıklarının lazer cerrahisi. Lazerin bu bölgede kullanılması tedavi süresinde 1,5-2 kat azalma sağlamanın yanı sıra ilaç ve pansuman masraflarından da tasarruf edilmesini sağlamıştır. Nispeten küçük pürülan bir odak için (apse, karbonkül), odaklanmış bir karbondioksit lazer ışınıyla radikal olarak eksize edilir ve bir birincil dikiş uygulanır. Açık açık parçalar vücutta, odak dışı bir ışınla lezyonu buharlaştırmak ve kabuk altındaki yarayı iyileştirmek daha uygundur, bu da tamamen tatmin edici bir kozmetik etki sağlar. Enjeksiyon sonrası apseler ve pürülan mastit dahil büyük apseler mekanik olarak açılır. Apse içeriğinin çıkarılmasından sonra, nekrotik dokuyu buharlaştırmak, sterilizasyon ve hemostaz sağlamak için boşluğun duvarlarına dönüşümlü olarak odaklanmış ve odaklanmamış bir lazer ışını uygulanır (renk. Şekil 3-5). Lazer tedavisinden sonra ameliyat sonrası yaralar da dahil olmak üzere cerahatli yaralar dikilir; bu durumda içeriklerinin aktif ve fraksiyonel aspirasyonu ve boşluğun durulanması gereklidir. Bakteriyolojik araştırmalara göre lazer radyasyonunun kullanılması sonucunda tüm hastalarda 1 g yara dokusundaki mikrobiyal cisim sayısı kritik seviyenin altındadır (104-101). Pürülan yaraların iyileşmesini teşvik etmek için düşük enerjili lazerlerin kullanılması tavsiye edilir.
Üçüncü derece termal yanıklar için, odaklanmış bir karbondioksit lazer ışınıyla nekrektomi gerçekleştirilir, böylece yaranın hemostazı ve sterilizasyonu sağlanır. Lazer kullanıldığında kan kaybı 3-5 kat azalır ve eksüda ile protein kaybı da azalır. Müdahale, biyolojik dokuların lazer fotohidrolik hazırlığıyla hazırlanan deri flepinin otoplastisi ile sona erer. Bu yöntem mortaliteyi azaltır ve fonksiyonel ve kozmetik sonuçları iyileştirir.
Örneğin hemoroitlerin cerrahi tedavisi için anorektal bölgeye müdahaleler yapılırken sıklıkla karbondioksit lazer kullanılır. Hemoroit düğümünün kesilmesinden sonra yara iyileşmesinin, geleneksel bir operasyona göre daha az şiddetli ağrı ile gerçekleşmesi, sfinkter aparatının daha erken çalışmaya başlaması ve anal darlıkların daha az sıklıkla gelişmesi tipiktir. Pararektal fistüllerin ve anal fissürlerin karbondioksit lazer ışını ile eksizyonu, yaranın tamamen sterilitesini elde etmeyi mümkün kılar ve bu nedenle sıkı dikildikten sonra iyi iyileşir. Epitelyal koksigeal fistüllerin radikal eksizyonunda lazer kullanımı etkilidir.
Lazerlerin üroloji ve jinekolojide kullanımı. Karbondioksit lazerleri sünnette, penisin iyi ve kötü huylu tümörlerinin ve üretranın dış kısmının alınmasında kullanılmaktadır. Odaklanmamış bir lazer ışınıyla mesanenin küçük tümörleri, transabdominal erişim kullanılarak buharlaştırılır; odaklanmış bir ışınla, daha büyük tümörler için mesane duvarı rezeke edilir, böylece iyi bir hemostaz elde edilir ve müdahalenin radikalliği artar. Üretra içi tümörler ve darlıklar ile mesane tümörleri, enerjisi cerrahi bölgeye sert veya esnek retrosistoskoplar aracılığıyla fiber optik kullanılarak sağlanan bir argon veya YAG lazer kullanılarak çıkarılır ve yeniden kanalize edilir.
Karbondioksit lazerleri, dış genital bölgenin iyi ve kötü huylu tümörlerini tedavi etmek, vajinal plastik cerrahi ve uterusun transvajinal amputasyonu için kullanılır. Rahim ağzının lazerle konizasyonu, erozyonların, kanser öncesi hastalıkların, rahim ağzı ve rahim ağzı kanalı kanserinin tedavisinde tanınmaktadır. Karbondioksit lazeri kullanılarak rahim eklerinin rezeksiyonu, rahim amputasyonu ve miyomektomi gerçekleştirilir. Özel İlgi Kadın kısırlığının tedavisinde mikrocerrahi teknikler kullanılarak rekonstrüktif operasyonlar sunulmaktadır. Lazer, yapışıklıkları incelemek, fallop tüplerinin tıkalı alanlarını rezeke etmek ve fallop tüpünün distal kısmında veya intramural kısmında yapay açıklıklar oluşturmak için kullanılır.
Lazer endoskopik cerrahi, gırtlak, yutak, nefes borusu, bronşlar, yemek borusu, mide, bağırsaklar, üretra ve mesane hastalıklarının tedavisinde kullanılır. Tümöre erişimin yalnızca sert endoskopik sistemler yardımıyla mümkün olduğu durumlarda, ameliyat mikroskobuna bağlı bir karbondioksit lazeri kullanılır. Bu lazerin ışını, bir tümörün buharlaştırılmasını veya yok edilmesini veya bir tümör veya darlık nedeniyle duvarlarla çevrelenmiş tübüler bir organın lümeninin yeniden kanalize edilmesini mümkün kılar. Boru şeklindeki organlarda bulunan ve yalnızca esnek endoskopik ekipman yardımıyla muayene için erişilebilen patolojik oluşumlar üzerindeki etki, enerjisi kuvars fiber optik aracılığıyla sağlanan bir argon veya YAG lazeri tarafından gerçekleştirilir.
Endoskopik lazer cerrahisi yöntemleri, mide ve duodenum ülserlerinden kaynaklanan akut kanamalarda kan damarlarının pıhtılaşması için en yaygın şekilde kullanılır. Son zamanlarda, lazer radyasyonu, evre I mide kanseri, rektum ve kolon kanserinin radikal tedavisinin yanı sıra, kalıcı bir gastrostomi veya kolostominin uygulanmasını önleyen bir tümör tarafından tıkanan yemek borusu veya rektum lümeninin yeniden kanalize edilmesi için de kullanılmaktadır.
Lazer mikrocerrahi. Lazer mikrocerrahi müdahaleleri, mikromanipülatörle donatılmış bir ameliyat mikroskobuna bağlanan karbondioksit lazeri kullanılarak gerçekleştirilir. Bu yöntem ağız boşluğu, farenks, gırtlak, ses telleri, trakea, bronşların küçük tümörlerini buharlaştırmak veya yok etmek için, orta kulak operasyonları sırasında, rahim ağzı hastalıklarının tedavisinde, fallop tüplerine rekonstrüktif müdahaleler için kullanılır. Mikromanipülatörlü bir ameliyat mikroskobu kullanılarak, ince bir lazer ışını (çap 0,1 - 0,15 mm) tam olarak ameliyat edilen nesneye yönlendirilir, bu da sağlıklı dokuya zarar vermeden hassas müdahalelere olanak tanır. Lazer mikrocerrahinin iki avantajı daha vardır: hemostaz, patolojik oluşumun ortadan kaldırılmasıyla eş zamanlı olarak gerçekleştirilir; Lazer manipülatör, ameliyat edilen nesneden 30-40 cm uzakta olduğundan cerrahi alan net bir şekilde görülebilmektedir, oysa geleneksel ameliyatlarda aletlerle bloke edilmektedir. Son zamanlarda, karbondioksit, argon ve itriyum alüminyum garnet ile neodimyum üzerinde çalışan lazerlerin enerjisi, küçük kan damarlarını, tendonları ve sinirleri anastomoz etmek için kullanıldı.
Lazer anjiyoplasti. Şu anda, karbondioksit, argon lazerleri ve YAG lazerlerinden gelen radyasyon kullanılarak orta büyüklükteki arterlerin açıklığının geri kazanılması olasılığı araştırılmaktadır. Lazer ışınının termal bileşeni sayesinde kan pıhtılarını ve aterosklerotik plakları yok etmek veya buharlaştırmak mümkündür. Ancak bu lazerler kullanıldığında genellikle kan damarının duvarı hasar görür ve bu da lazerden etkilenen bölgede kanamaya veya kan pıhtılaşmasına yol açar. Enerjisi fotoğraf nedeniyle patolojik oluşumun tahrip olmasına neden olan excimer lazerlerden gelen radyasyonun kullanılması daha az etkili ve daha güvenli değildir. kimyasal reaksiyon ateş ve inflamatuar reaksiyon eşlik etmez. Lazer anjiyoplastinin klinik uygulamaya yaygın olarak girmesi, sınırlı sayıdaki excimer lazerler ve aydınlatma, lazer enerjisi sağlama ve doku çürümesi ürünlerinin uzaklaştırılması için kanallara sahip özel çok karmaşık kateterler tarafından engellenmektedir.
Lazer fotodinamik terapi. Bazı hematoporfirin türevlerinin, kötü huylu tümör hücreleri tarafından daha aktif bir şekilde emildiği ve normal hücrelere göre daha uzun süre kaldıkları bilinmektedir. Deri ve görünür mukoza tümörlerinin yanı sıra trakea, bronş, yemek borusu, mide, bağırsak ve mesane tümörlerinin fotodinamik tedavisi bu etkiye dayanmaktadır. Daha önce hematoporfirinin eklenmesiyle ışığa duyarlı hale getirilen kötü huylu bir tümör, spektrumun kırmızı veya mavi-yeşil bandındaki bir lazerle ışınlanır. Bu etki sonucunda tümör hücreleri yok edilirken, radyasyona maruz kalan yakındaki normal hücreler de değişmeden kalır.
Onkolojide lazerler
1963-1965'te SSCB ve CETA'da hayvanlar üzerinde L. radyasyonunun nakledilebilir tümörleri yok edebildiğini gösteren deneyler yapıldı. 1969 yılında, Ukrayna SSR Bilimler Akademisi (Kiev) Onkoloji Sorunları Enstitüsü'nde, cilt tümörleri olan hastaların tedavi edildiği özel bir kurulumla donatılmış ilk lazer tedavisi onkoloji bölümü açıldı ( Şekil 2). Daha sonra tümörler ve diğer lokalizasyonlar için lazer tedavisinin yaygınlaştırılmasına yönelik girişimlerde bulunuldu.
Endikasyonlar
L., iyi huylu ve kötü huylu cilt tümörlerinin yanı sıra kadın cinsel organlarının bazı kanser öncesi durumlarının tedavisinde kullanılır. Derinde yatan tümörler üzerindeki etkiler genellikle bunların açığa çıkarılmasını gerektirir, çünkü lazer radyasyonu dokudan geçerken önemli ölçüde zayıflar. Işığın daha yoğun emilimi nedeniyle, pigmentli tümörler (melanomlar, hemanjiyomlar, pigmentli nevüsler vb.) pigmentli olmayanlara göre lazer tedavisine daha kolay uygundur (Şekil 3). L.'nin diğer organlardaki tümörlerin (gırtlak, cinsel organlar, meme bezi vb.) tedavisinde kullanılmasına yönelik yöntemler geliştirilmektedir.
Kontrendikasyon L.'nin kullanımı için gözlerin yakınında bulunan tümörler vardır (görme organına zarar verme riski nedeniyle).
Metodoloji
L.'yi kullanmanın iki yöntemi vardır: nekrotizasyon ve eksizyonu amacıyla tümörün ışınlanması. Tümör nekrozuna neden olmak için tedavi yapılırken aşağıdakiler gerçekleştirilir: 1) nesnenin küçük dozlarda radyasyon, iyot ile tedavisi, tümör alanını yok eder ve geri kalanı yavaş yavaş nekrotik hale gelir; 2) yüksek dozlarda ışınlama (300 ila 800 J/cm2); 3) tümörün tamamen ölümüyle sonuçlanan çoklu ışınlama. Nekrotizasyon yöntemiyle tedavi edildiğinde, cilt tümörlerinin ışınlanması çevreden başlar, yavaş yavaş merkeze doğru hareket eder, genellikle 1.0-1.5 cm genişliğinde normal dokudan oluşan bir sınır şeridi yakalanır. -Işınlanmış alanlar yeniden büyüme kaynağıdır. Radyasyon enerjisi miktarı, lazer tipine (darbeli veya sürekli), spektral bölgeye ve diğer radyasyon parametrelerinin yanı sıra tümörün özelliklerine (pigmentasyon, boyut, yoğunluk vb.) göre belirlenir. Pigmentli olmayan tümörleri tedavi ederken, radyasyon emilimini ve tümör tahribatını arttırmak için bunlara renkli bileşikler enjekte edilebilir. Doku nekrozu nedeniyle cilt tümörü bölgesinde siyah veya koyu gri bir kabuk oluşur, kenarlar 2-6 hafta sonra kaybolur. (Şekil 4).
Bir lazer kullanarak bir tümörü keserken iyi bir hemostatik ve aseptik etki elde edilir. Yöntem geliştirilme aşamasındadır.
Sonuçlar
L. radyasyona erişilebilen herhangi bir tümör yok edilebilir. Bu durumda özellikle hematopoietik sistemde herhangi bir yan etki görülmez, bu da yaşlı hastaların, zayıflamış hastaların ve küçük çocukların tedavi edilmesini mümkün kılar. Pigmentli tümörlerde sadece tümör hücreleri seçici olarak yok edilir, bu da yumuşak bir etki ve kozmetik açıdan olumlu sonuçlar sağlar. Radyasyon tam olarak odaklanabilir ve dolayısıyla müdahale kesin olarak lokalize edilebilir. Lazer radyasyonunun hemostatik etkisi kan kaybını sınırlamayı mümkün kılar). 5 yıllık gözlemlere göre cilt kanseri tedavisinde vakaların %97'sinde başarılı sonuçlar kaydedildi (Şekil 5).
Komplikasyonlar: kömürleşme
Diseke edildiğinde dokular.
Oftalmolojide lazerler
Geleneksel darbeli modüle edilmemiş lazerler (genellikle yakut) 70'li yıllara kadar kullanıldı. örneğin retina dekolmanının tedavisinde ve önlenmesinde, küçük tümörler vb. için korioretinal yapıştırıcı oluşturmak amacıyla fundusta koterizasyon için. Bu aşamada, bunların uygulama kapsamı yaklaşık olarak fotokoagülatörler kullanan fotokoagülatörlerle aynıydı. geleneksel (tek renkli olmayan, tutarsız) ışık ışını.
70'lerde Oftalmolojide yeni tip lazerler başarıyla kullanıldı (renkli Şekil 1 ve 2): sabit etkili gaz lazerleri, "dev" darbeli modüle lazerler ("soğuk" lazerler), boya bazlı lazerler ve birkaç diğerleri. Bu, gözdeki kama uygulama alanını önemli ölçüde genişletti - gözün iç zarlarına, boşluğunu açmadan aktif olarak müdahale etmek mümkün hale geldi.
Aşağıdaki alanlar kama, lazer oftalmolojisi büyük pratik öneme sahiptir.
1. Tedavisi mümkün olmayan körlük nedenleri arasında göz fundusunun damar hastalıklarının ilk sırada yer aldığı (ve birçok ülkede zaten ortaya çıktığı) bilinmektedir. Bunlar arasında diyabetik retinopati yaygındır; hastalık süresi 17-20 yıl olan diyabetli hastaların hemen hepsinde gelişir.
Hastalar genellikle yeni oluşan, patolojik olarak değişikliğe uğramış damarlardan kaynaklanan tekrarlayan göz içi kanamalar sonucu görme kaybı yaşarlar. Lazer ışınını kullanma ( en iyi sonuçlar gaz verin, örneğin argon, kalıcı etki L.) pıhtılaşma, hem ekstravazasyon alanlarına sahip değiştirilmiş damarlar hem de yeni oluşan, özellikle yırtılmaya duyarlı damar bölgeleri tarafından gerçekleştirilir. Hastaların yaklaşık %50'sinde birkaç yıl süren başarılı bir sonuç görülmektedir. Genellikle retinanın birincil işlevi olmayan etkilenmemiş alanları pıhtılaşır (panretinal pıhtılaşma).
2. Retinal damarlardaki (özellikle damarlardaki) tromboz da doğrudan tedavi için uygun hale geldi. yalnızca L kullanılarak maruz kalma. Lazer pıhtılaşması, retinadaki kan dolaşımını ve oksijenlenmeyi etkinleştirmeye, tedavi edilemeyen retina trofik ödemini azaltmaya veya ortadan kaldırmaya yardımcı olur. maruz kalma genellikle ciddi geri dönüşü olmayan değişikliklerle sona erer (renk. Şekil 7-9).
3. Retina dejenerasyonu, özellikle transüdasyon aşamasında, bazı durumlarda, bu patolojik sürece aktif müdahalenin pratikte tek yolu olan lazer tedavisi ile başarılı bir şekilde tedavi edilebilir.
4. Fundustaki fokal inflamatuar süreçler, periflebit, bazı durumlarda anjiyomatozun sınırlı belirtileri de lazer tedavisi ile başarıyla tedavi edilir.
5. L.'nin kullanımı sayesinde gözbebeği bölgesindeki ikincil katarakt ve zarlar, iris tümörleri ve kistleri ilk kez cerrahi olmayan tedavinin hedefi haline geldi (renk. Şekil 4-6). ).
Lazer ışınlarından kaynaklanan hasarlara karşı önleyici tedbirler
Koruyucu ve konser. Radyasyonun radyasyon ve diğer olumsuz etkilerini önlemek için önlemler ilişkili faktörler kolektif nitelikteki faaliyetleri içermelidir: organizasyonel, mühendislik ve teknik. planlama, sıhhi ve hijyenik ve ayrıca kişisel koruyucu ekipman sağlar.
Bir lazer kurulumunu çalıştırmaya başlamadan önce, lazer radyasyonunun (hem doğrudan hem de yansıyan) yayılmasının ana olumsuz faktörlerini ve özelliklerini değerlendirmek zorunludur. Enstrümantal ölçümler (aşırı durumlarda hesaplama yoluyla), vücut için tehlikeli radyasyon seviyelerinin (izin verilen maksimum sınırı aşan) mümkün olduğu olası yönleri ve alanları belirler.
Güvenli çalışma koşullarını sağlamak için, toplu önlemlere sıkı sıkıya bağlı kalmanın yanı sıra, kişisel koruyucu ekipmanların (gözlükler, kalkanlar, spektral seçici şeffaflığa sahip maskeler ve özel koruyucu giysiler) kullanılması tavsiye edilir. 0,63-1,5 mikron dalga boyuna sahip spektral bölgede lazer radyasyonuna karşı ev tipi koruyucu gözlüklerin bir örneği, güçlü lazerlerle çalışırken gözlerin yakut ve neodim radyasyonuna karşı korunmasını sağlayan mavi-yeşil cam SZS-22'den yapılmış camlardır. Koruyucu kalkanlar ve maskeler daha etkilidir; elinize süet veya deriden yapılmış eldivenler giyilir. Önlük ve bornoz giyilmesi tavsiye edilir çeşitli renkler. Koruyucu ekipman seçimi, her özel durumda kalifiye uzmanlar tarafından ayrı ayrı yapılmalıdır.
Lazerlerle çalışanların tıbbi denetimi. Lazer sistemlerinin bakımı ile ilgili çalışmalar, tehlikeli çalışma koşulları olan işler listesine dahil edilmiş olup, işçiler ön ve periyodik (yılda bir kez) tıbbi muayeneye tabi tutulmaktadır. Muayene bir göz doktoru, terapist ve nöroloğun katılımını gerektirir. Görme organını incelerken yarık lamba kullanılır.
Tıbbi muayenenin yanı sıra hemoglobin, kırmızı kan hücreleri, retikülositler, trombositler, lökositler ve ROE'yi belirlemek için kama ve kan testi yapılır.
Kaynakça: Aleksandrov M. T. Lazerlerin deneysel ve klinik diş hekimliğinde uygulanması, Med. soyut. günlük, sn. 12 - Diş Hekimliği, Sayı: 1, s. 7, 1978, kaynakça; Gamaleya N. F. Deney ve klinikte lazerler, M., 1972, bibliogr.; Kavetsky R. E. ve diğerleri Biyoloji ve tıpta lazerler, Kiev, 1969; Korytny D. L. Lazer tedavisi ve diş hekimliğinde uygulanması, Alma-Ata, 1979; Krasnov M. M. Gözün lazer mikrocerrahisi, Vestn, oftalm., No. 1, s. 3, 1973, kaynakça; Lazarev I. R. Onkolojide Lazerler, Kiev, 1977, bibliogr.; Osipov G.I. ve Pyatin M.M. Lazer ışınıyla göze zarar, Vestn, oftalm., No. 1, s. 50, 1978; P l e t n e, S.D. ve ark. Deneysel ve klinik onkolojide gaz lazerleri, M., 1978; P r o-khonchukov A. A. Deneysel ve klinik diş hekimliğinde kuantum elektroniğinin başarıları, Diş Hekimliği, v. 56, no. 21, 1977, kaynakça; Semenov A.I. Lazer radyasyonunun vücut üzerindeki etkisi ve önleyici tedbirler, Gig. emek ve prof. zabolev., No.8, s. 1, 1976; Tıpta kuantum elektroniğinin araçları ve yöntemleri, ed. R.I. Utyamy-sheva, s. 254, Saratov, 1976; Khromov B. M. Deneysel cerrahide lazerler, L., 1973, bibliogr.; Khromov B.M. ve diğerleri Cerrahi hastalıkların lazer tedavisi, Vestn, hir., No. 2, s. 31, 1979; L'Esperance F. A. Oküler fotokoagülasyon, stereoskopik bir atlas, St Louis, 1975; Tıp ve biyolojide lazer uygulamaları, ed. M. L. Wolbarsht tarafından, v< i -з? N. Y.- L., 1971-1977, bibliogr.
Lazerin ameliyatta kullanımı- Arapov A.D. ve ark. Lazer ışınının kalp cerrahisinde kullanılmasına ilişkin ilk deneyim, Eksperim. hir., No. 4, s. 10, 1974; Vishnevsky A.A., Mitkova G.V. ve Khariton A. S. Plastik cerrahide sürekli etkili optik kuantum jeneratörleri, Cerrahi, No. 9, s. 118, 1974; Gamaleya N. F. Deney ve klinikte lazerler, M., 1972; G o l ovnya A. I. Vater'in meme ucunda lazer ışını kullanarak rekonstrüktif ve tekrarlanan operasyonlar, kitapta: Sorunlar. ameliyatta tazminat, ed. A. A. Vishnevsky ve diğerleri, s. 98, M., 1973; Klinik tıpta lazerler, ed. S.D. Pletneva, s. 153, 169, M., 1981; Pletnev S.D., Abdurazakov M.III. ve Karpenko O. M. Onkolojik pratikte lazerlerin uygulanması, Cerrahi, JV& 2, s. 48, 1977; Khromov B. M. Deneysel cerrahide lazerler, L., 1973; Chernousov A.F., D o mrachev S.A. ve Abdullaev A.G. Yemek borusu ve mide cerrahisinde lazer uygulaması, Cerrahi, No. 3, s. 21, 1983, kaynakça.
V. A. Polyakov; V. I. Belkevich (tek.), N. F. Gamaleya (onc.), M. M. Krasnov (ph.), Yu. P. Paltsev (konser), A. A. Prokhonchukov (ostomi), V. I. Struchkov (efendim), O. K. Skobelkin. (efendim), E. I. Brekhov (efendim), G. D. Litvin (efendim), V. I. Korepanov (efendim).
İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın
Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.
http://www.allbest.ru/ adresinde yayınlandı
giriiş
1. Lazerler ve tıpta kullanımı
2. Cerrahide yüksek yoğunluklu lazer radyasyonunun kullanılması (genel prensipler)
3. Işık arızası
Çözüm
Kullanılmış literatür listesi
giriiş
Lazerler veya optik kuantum jeneratörleri modern kaynaklar bir dizi benzersiz özelliğe sahip tutarlı radyasyon. Lazerlerin yaratılması, 20. yüzyılın ikinci yarısında fiziğin en dikkat çekici başarılarından biriydi ve bilim ve teknolojinin birçok alanında devrim niteliğinde değişikliklere yol açtı. Bugüne kadar, farklı optik aralıklarda ışık yayan gaz, katı hal, yarı iletken gibi farklı özelliklere sahip çok sayıda lazer oluşturulmuştur. Lazerler darbeli ve sürekli modlarda çalışabilir. Lazerlerin radyasyon gücü miliwatt'ın kesirlerinden 10 12 -10 13 W'a (darbeli modda) kadar değişebilir. Lazerler askeri teçhizatta, malzeme işleme teknolojisinde, tıpta, optik navigasyonda, iletişim ve konum sistemlerinde, hassas girişim deneylerinde, kimyada, sadece günlük yaşamda vb. yaygın olarak kullanılmaktadır.
Lazer radyasyonunun en önemli özelliklerinden biri, lazer olmayan kaynakların radyasyonunda ulaşılamayan son derece yüksek monokromatiklik derecesidir. Lazer radyasyonunun bu ve diğer tüm benzersiz özellikleri, çalışan maddenin birçok atomu tarafından ışık kuantumunun koordineli, işbirlikçi emisyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Lazer çalışma prensibini anlamak için, ışık kuantumunun atomlar tarafından emilmesi ve yayılması süreçlerini daha dikkatli incelemeniz gerekir. Bir atom, E 1, E 2 vb. enerjilere sahip farklı enerji durumlarında olabilir. Bohr'un teorisinde bu durumlara kararlı denir. Aslında, bir atomun dış etkenlerin yokluğunda süresiz olarak kalabileceği kararlı durum, yalnızca en düşük enerjiye sahip durumdur. Bu duruma temel denir. Diğer tüm durumlar istikrarsızdır. Uyarılmış bir atom bu hallerde yalnızca çok kısa bir süre, yaklaşık 10-8 saniye kalabilir, ardından kendiliğinden alt hallerden birine geçerek frekansı Bohr'un ikinci önermesinden belirlenebilen bir kuantum ışık yayar. . Bir atomun bir durumdan diğerine kendiliğinden geçişi sırasında yayılan radyasyona kendiliğinden denir. Bir atom bazı enerji seviyelerinde çok daha uzun bir süre, yani 10-3 saniye kadar kalabilir. Bu seviyelere metastabil denir.
Bir atomun daha yüksek bir enerji durumuna geçişi, enerjisi atomun son ve başlangıç durumlarındaki enerjileri arasındaki farka eşit olan bir fotonun rezonans soğurulması yoluyla gerçekleşebilir.
Atomik enerji seviyeleri arasındaki geçişler mutlaka fotonların emilmesini veya yayılmasını gerektirmez. Bir atom, diğer atomlarla etkileşimler veya elektronlarla çarpışmalar sonucunda enerjisinin bir kısmını kazanabilir veya kaybedebilir ve başka bir kuantum durumuna geçebilir. Bu tür geçişlere ışınımsız denir.
1916'da A. Einstein, bir atomdaki bir elektronun üst enerji seviyesinden daha düşük bir seviyeye geçişinin, frekansı geçişin doğal frekansına eşit olan harici bir elektromanyetik alanın etkisi altında gerçekleşebileceğini öngördü. Ortaya çıkan radyasyona zorlanmış veya indüklenmiş radyasyon denir. Uyarılmış emisyonun şaşırtıcı bir özelliği vardır. Kendiliğinden emisyondan keskin bir şekilde farklıdır. Uyarılmış bir atomun bir fotonla etkileşimi sonucunda atom, aynı yönde yayılan, aynı frekansta başka bir foton yayar. Dil üzerinde dalga teorisi bu, atomun frekansı, fazı, polarizasyonu ve yayılma yönü orijinal dalgayla tamamen aynı olan bir elektromanyetik dalga yaydığı anlamına gelir. Fotonların uyarılmış emisyonu sonucunda ortamda yayılan dalganın genliği artar. Bakış açısından kuantum teorisi uyarılmış bir atomun, frekansı geçiş frekansına eşit olan bir fotonla etkileşimi sonucunda, tamamen özdeş iki ikiz foton ortaya çıkar.
Lazerlerin çalışmasının fiziksel temeli uyarılmış radyasyondur.
1 . Lazerler ve tıpta kullanımı
Işık ve radyo dalgalarının ortak doğasına rağmen, optik ve radyo elektroniği uzun yıllar boyunca birbirinden bağımsız olarak gelişti. Işık kaynaklarının (uyarılmış parçacıklar ve radyo dalgası üreteçleri) çok az ortak noktası olduğu görülüyordu. Sadece 20. yüzyılın ortalarında, yeni bir bağımsız fizik alanının - kuantum elektroniğinin - başlangıcını işaret eden moleküler amplifikatörlerin ve radyo dalgası üreteçlerinin oluşturulması üzerine çalışmalar ortaya çıktı.
Kuantum elektroniği, kuantum sistemlerinin uyarılmış emisyonunu kullanarak elektromanyetik salınımları güçlendirmeye ve üretmeye yönelik yöntemleri araştırır. Bu bilgi alanındaki ilerlemeler herkes tarafından bulunur daha fazla uygulama bilim ve teknolojide. Kuantum elektroniğinin ve optik kuantum jeneratörlerinin - lazerlerin çalışmasının altında yatan bazı fenomenleri tanıyalım.
Lazerler, aynı frekansa sahip radyasyon fotonlarının etkisi altında uyarılmış atom veya moleküller tarafından fotonların zorla (uyarılmış, indüklenmiş) emisyonu işlemi temelinde çalışan ışık kaynaklarıdır. Bu sürecin ayırt edici bir özelliği, uyarılmış emisyon sırasında üretilen fotonun frekans, faz, yön ve polarizasyon açısından buna neden olan harici fotonla aynı olmasıdır. Bu, kuantum jeneratörlerinin benzersiz özelliklerini belirler: radyasyonun uzay ve zamanda yüksek tutarlılığı, yüksek monokromatiklik, radyasyon ışınının dar yönlülüğü, büyük güç akışı konsantrasyonu ve çok küçük hacimlere odaklanma yeteneği. Lazerler çeşitli aktif ortamlar temelinde oluşturulur: gazlı, sıvı veya katı. 100 nm'den (ultraviyole ışık) 1,2 mikrona (kızılötesi radyasyon) kadar çok geniş bir dalga boyu aralığında radyasyon üretebilirler ve hem sürekli hem de darbeli modlarda çalışabilirler.
Lazer temelde üç önemli bileşenden oluşur: bir yayıcı, bir pompa sistemi ve çalışması özel yardımcı cihazlar yardımıyla sağlanan bir güç kaynağı.
Yayıcı, pompa enerjisini (helyum-neon karışımını 3 aktif bir duruma aktarmak) lazer radyasyonuna dönüştürmek için tasarlanmıştır ve cihazın iç alanında genellikle dikkatlice üretilmiş yansıtıcı, kırıcı ve odaklama elemanlarından oluşan bir sistem olan bir optik rezonatör içerir. belirli bir tür elektromanyetik dalganın uyarıldığı ve optik aralıktaki dalgalanmaları koruduğu. Optik rezonatör, spektrumun çalışma kısmında minimum kayıplara, bileşenlerin üretiminde ve bunların karşılıklı kurulumunda yüksek hassasiyete sahip olmalıdır.
Lazerlerin yaratılmasının, üç temel fiziksel fikrin uygulanmasının bir sonucu olarak mümkün olduğu ortaya çıktı: uyarılmış emisyon, termodinamik olarak dengesiz bir ters atomik enerji seviyesi popülasyonunun yaratılması ve pozitif geri beslemenin kullanılması.
Uyarılmış moleküller (atomlar) lüminesans fotonları yayma yeteneğine sahiptir. Bu tür radyasyon kendiliğinden bir süreçtir. Zaman, frekans (farklı seviyeler arasında geçişler olabilir), yayılma yönü ve kutuplaşma açısından rastgele ve kaotiktir. Başka bir radyasyon (zorlanmış veya indüklenmiş), eğer foton enerjisi karşılık gelen enerji seviyelerindeki farka eşitse, bir foton uyarılmış bir molekülle etkileşime girdiğinde meydana gelir. Zorlanmış (indüklenmiş) emisyonda, saniyede gerçekleştirilen geçişlerin sayısı, aynı anda maddeye giren fotonların sayısına, yani ışığın yoğunluğuna ve ayrıca uyarılmış moleküllerin sayısına bağlıdır. Başka bir deyişle, karşılık gelen uyarılmış enerji durumlarının popülasyonu ne kadar yüksek olursa, zorunlu geçişlerin sayısı da o kadar yüksek olur.
İndüklenen radyasyon, faz da dahil olmak üzere her bakımdan gelen radyasyonla aynıdır, dolayısıyla lazer üretiminin ilkelerinde ilk temel fikir olarak kullanılan bir elektromanyetik dalganın tutarlı amplifikasyonundan bahsedebiliriz.
Lazer oluştururken uygulanan ikinci fikir, Boltzmann yasasının aksine, yüksek seviyedeki parçacıkların düşük seviyedeki parçacıklardan daha fazla olduğu, termodinamik olarak dengesiz sistemler yaratmaktır. En az iki enerji seviyesi için, daha yüksek enerjiye sahip parçacıkların sayısının daha düşük enerjiye sahip parçacıkların sayısını aştığı ortaya çıkan ortamın durumuna, ters çevrilmiş düzey popülasyonuna sahip bir durum denir ve ortama aktif denir. Fotonların uyarılmış atomlarla etkileşime girdiği, lazerin çalışma maddesi olan indüklenmiş (uyarılmış) radyasyon kuantumunun emisyonu ile daha düşük bir seviyeye zorunlu geçişlerine neden olan aktif ortamdır. Düzeylerin ters popülasyonuna sahip bir durum resmi olarak T için Boltzmann dağılımından elde edilir.< О К, поэтому иногда называется состоянием с "отрицательной" температурой. По мере распространения света в активной среде интенсивность его возрастает, имеет место явление, обратное поглощению, т. е. усиление света. Это означает, что в законе Бугера kX < 0, поэтому инверсная населенность соответствует среде с negatif gösterge emilim.
Daha düşük enerjiye sahip parçacıkların seçilmesi veya parçacıkların örneğin ışık veya elektrik deşarjı ile özel olarak uyarılmasıyla bir popülasyonun tersine çevrilmesi durumu yaratılabilir. Kendi başına uzun süre negatif sıcaklık durumu mevcut değildir.
Lazer üretiminin ilkelerinde kullanılan üçüncü fikir radyofizik kökenlidir ve pozitif geri beslemenin kullanılmasıdır. Uygulanması sırasında, üretilen uyarılmış emisyonun bir kısmı çalışma maddesinin içinde kalır ve giderek daha fazla uyarılmış atom tarafından uyarılmış emisyona neden olur. Böyle bir işlemi uygulamak için, aktif ortam, genellikle iki aynadan oluşan bir optik rezonatöre yerleştirilir; bu, içinde ortaya çıkan radyasyonun tekrar tekrar aktif ortamdan geçmesi ve onu tutarlı uyarılmış radyasyonun bir jeneratörüne dönüştürmesi için seçilir.
Mikrodalga aralığındaki (maser) bu tür ilk jeneratör, 1955 yılında Sovyet bilim adamları N.G. tarafından bağımsız olarak tasarlandı. Bason ve A.M. Prokhorov ve Amerikalı - C. Townes ve diğerleri. Bu cihazın çalışması amonyak moleküllerinin uyarılmış emisyonuna dayandığından, jeneratöre moleküler adı verildi.
1960 yılında, görünür radyasyon aralığındaki ilk kuantum üreteci yaratıldı - çalışma maddesi (aktif ortam) olarak yakut kristalli bir lazer. Aynı yıl helyum-neon gazı lazeri yaratıldı. Halihazırda oluşturulan çok çeşitli lazerler, çalışan maddenin türüne göre sınıflandırılabilir: gaz, sıvı, yarı iletken ve katı hal lazerleri ayırt edilir. Lazerin türüne bağlı olarak, popülasyonun tersine dönmesini sağlayacak enerji farklı şekillerde sağlanır: çok yoğun ışıkla uyarma - "optik pompalama", elektrikli gaz deşarjı ve yarı iletken lazerlerde - elektrik akımı. Işıltılarının doğasına bağlı olarak lazerler darbeli ve sürekli olarak ikiye ayrılır.
Katı hal yakut lazerin çalışma prensibini ele alalım. Yakut, safsızlık olarak yaklaşık %0,05 krom iyonları Cr3+ içeren bir alüminyum oksit Al 2 0 3 kristalidir. Krom iyonlarının uyarılması, yüksek güçlü darbeli ışık kaynakları kullanılarak optik pompalama yoluyla gerçekleştirilir. Tasarımlardan birinde eliptik kesitli boru şeklinde bir reflektör kullanılıyor. Reflektörün içinde, elipsin odaklarından geçen çizgiler boyunca yerleştirilmiş doğrudan bir ksenon flaş lambası ve yakut bir çubuk bulunmaktadır (Şekil 1). Alüminyum reflektörün iç yüzeyi yüksek derecede cilalanmış veya gümüş kaplamadır. Eliptik bir reflektörün temel özelliği, bir odaktan (ksenon lamba) çıkıp duvarlardan yansıyan ışığın, reflektörün başka bir odağına (yakut çubuk) girmesidir.
Yakut lazer üç seviyeli bir şemaya göre çalışır (Şekil 2 a). Optik pompalamanın bir sonucu olarak, krom iyonları yer seviyesi 1'den kısa ömürlü uyarılmış duruma 3 doğru hareket eder. Daha sonra, kendiliğinden bir ışınım olasılığının ortaya çıktığı uzun ömürlü (yarı kararlı) duruma 2 ışınımsız bir geçiş meydana gelir. geçiş nispeten küçüktür. Bu nedenle 2. durumda uyarılmış iyonların birikmesi meydana gelir ve 1. ve 2. seviyeler arasında ters bir popülasyon oluşturulur. Normal koşullar altında 2. seviyeden 1. seviyeye geçiş kendiliğinden gerçekleşir ve buna 694,3 nm dalga boyunda lüminesans eşlik eder. Lazer boşluğu iki aynaya sahiptir (bkz. Şekil 1), bunlardan biri aynaya yansıyan ve gelen ışığın yoğunluğunun yansıma katsayısı R'ye sahiptir, diğer ayna yarı saydamdır ve üzerine gelen radyasyonun bir kısmını iletir ( R< 100 %). Кванты люминесценции в зависимости от направления их движения либо вылетают из боковой поверхности рубинового стержня и теряются, либо, многократно отражаясь от зеркал, сами вызывают вынужденные переходы. Таким образом, пучок, перпендикулярный зеркалам, будет иметь наибольшее развитие и выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Такой лазер работает в импульсном режиме. лазер пробой медицинское биологическое
Üç seviyeli bir şemaya göre çalışan yakut lazerin yanı sıra, kristal veya cam bir matris içine gömülü nadir toprak elementlerinin (neodimyum, samaryum vb.) iyonlarına dayanan dört seviyeli lazer şemaları yaygınlaşmıştır (Şekil 24). , B). Bu gibi durumlarda, iki heyecanlı seviye arasında bir popülasyon tersine dönüşü yaratılır: uzun ömürlü seviye 2 ve kısa ömürlü seviye 2."
Çok yaygın bir gaz lazeri, elektrik deşarjıyla uyarılan helyum-neon lazerdir. İçindeki aktif ortam, 10:1 oranında helyum ve neon karışımı ve yaklaşık 150 Pa basınçtır. Neon atomları yayılıyor, helyum atomları destekleyici rol oynuyor. Şek. Şekil 24, c helyum ve neon atomlarının enerji seviyelerini göstermektedir. Neonun 3. ve 2. seviyeleri arasındaki geçiş sırasında nesil meydana gelir. Aralarında ters popülasyon oluşturmak için 3. seviyeyi doldurmak ve 2. seviyeyi boş bırakmak gerekir. 3. seviye popülasyonu helyum atomlarının yardımıyla oluşur. Bir elektrik deşarjı sırasında, elektron etkisi helyum atomlarını uzun ömürlü bir duruma (yaklaşık 10 3 saniyelik bir ömürle) doğru uyarır. Bu durumun enerjisi, neon seviyesinin 3. seviyesinin enerjisine çok yakındır, bu nedenle, uyarılmış bir helyum atomu, uyarılmamış bir neon atomuyla çarpıştığında, enerji aktarılır ve bunun sonucunda neon 3. seviye doldurulur. Saf neon için bu seviyedeki ömür kısadır ve atomlar 1. veya 2. seviyeye hareket eder ve Boltzmann dağılımı gerçekleşir. Neonun 2. seviyesinin tükenmesi, esas olarak, deşarj tüpünün duvarları ile çarpışmalar üzerine atomlarının kendiliğinden temel duruma geçmesi nedeniyle meydana gelir. Bu, neon seviyesinin 2 ve 3'ünün sabit bir ters popülasyonunu sağlar.
Helyum-neon lazerin ana yapısal elemanı (Şekil 3), yaklaşık 7 mm çapında bir gaz deşarj tüpüdür. Gaz deşarjı oluşturmak ve helyumu harekete geçirmek için tüpün içine elektrotlar yerleştirilmiştir. Brewster açısındaki tüpün uçlarında, radyasyonun düzlemsel polarize olması nedeniyle pencereler vardır. Düzlem-paralel rezonatör aynaları tüpün dışına monte edilmiştir, bunlardan biri yarı saydamdır (yansıma katsayısı R< 100 %). Таким образом, пучок вынужденного излучения выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Это лазер непрерывного действия.
Rezonatör aynaları çok katmanlı kaplamalardan yapılmıştır ve girişim nedeniyle belirli bir dalga boyu için gerekli yansıma katsayısı yaratılır. En yaygın kullanılan lazerler, 632,8 nm dalga boyunda kırmızı ışık yayan helyum-neon lazerlerdir. Bu tür lazerlerin gücü düşüktür, 100 mW'ı geçmez.
Lazerlerin kullanımı, radyasyonlarının özelliklerine dayanmaktadır: yüksek monokromatiklik (~ 0,01 nm), yeterince yüksek güç, ışın darlığı ve tutarlılık.
Işık ışınının darlığı ve düşük sapması, Dünya ile Ay arasındaki mesafeyi (ortaya çıkan doğruluk yaklaşık onlarca santimetredir), Venüs ve Merkür'ün dönüş hızını vb. Ölçmek için lazerlerin kullanılmasını mümkün kıldı.
Holografide kullanımları lazer radyasyonunun tutarlılığına dayanmaktadır. Gastroskoplar, midenin iç boşluğunun holografik olarak üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturmayı mümkün kılan, fiber optik kullanan helyum-neon lazerine dayalı olarak geliştirilmiştir.
Lazer radyasyonunun monokromatik doğası, atomların ve moleküllerin Raman spektrumlarını heyecanlandırmak için çok uygundur.
Lazerler cerrahide, diş hekimliğinde, oftalmolojide, dermatolojide ve onkolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Lazer radyasyonunun biyolojik etkileri hem biyolojik malzemenin özelliklerine hem de lazer radyasyonunun özelliklerine bağlıdır.
Tıpta kullanılan tüm lazerler geleneksel olarak 2 türe ayrılır: düşük yoğunluklu (yoğunluk 10 W/cm2'yi aşmaz, çoğunlukla yaklaşık 0,1 W/cm2) - tedavi edici ve yüksek yoğunluklu - cerrahi. En güçlü lazerlerin yoğunluğu 10 14 W/cm2'ye ulaşabilir; tıpta genellikle 10 2 - 10 6 W/cm2 yoğunluğundaki lazerler kullanılır.
Düşük yoğunluklu lazerler, ışınlama sırasında doğrudan doku üzerinde gözle görülür bir yıkıcı etkiye neden olmayan lazerlerdir. Spektrumun görünür ve ultraviyole bölgelerindeki etkileri fotokimyasal reaksiyonlardan kaynaklanır ve geleneksel, tutarsız kaynaklardan alınan monokromatik ışığın neden olduğu etkilerden farklı değildir. Bu durumlarda lazerler, hassas lokalizasyon ve maruz kalma dozajı sağlayan basit, uygun monokromatik ışık kaynaklarıdır. Örnekler arasında, trofik ülserler, koroner kalp hastalığı vb. tedavisinde helyum-neon lazerlerden gelen ışığın kullanılmasının yanı sıra, fotodinamik terapide tümörlere fotokimyasal hasar için kripton ve diğer lazerlerin kullanılması yer alır.
Yüksek yoğunluklu lazerlerden görünür veya ultraviyole radyasyon kullanıldığında niteliksel olarak yeni olaylar gözlemlenir. Geleneksel ışık kaynaklarıyla yapılan laboratuvar fotokimyasal deneylerinde ve ayrıca doğada güneş ışığının etkisi altında, genellikle tek foton absorpsiyonu meydana gelir. Bu, Stark ve Einstein tarafından formüle edilen fotokimyanın ikinci yasasında belirtilmiştir: Işığın etkisi altında kimyasal reaksiyona katılan her molekül, reaksiyona neden olan bir kuantum radyasyonu emer. İkinci yasayla tanımlanan soğurulmanın tek foton doğası yerine getirilir çünkü sıradan ışık yoğunluklarında iki fotonun aynı anda temel durumdaki bir moleküle girmesi neredeyse imkansızdır. Eğer böyle bir olay gerçekleşmiş olsaydı ifade şu şekilde olurdu:
2hv = E t - E k ,
bu, bir molekülün E k enerji durumundan E g enerjili bir duruma geçişi için iki fotonun enerjisinin toplamı anlamına gelir. Ayrıca fotonların, ömürleri kısa olduğundan elektronik olarak uyarılmış moleküller tarafından emilmeleri de söz konusu değildir. Genellikle kullanılan ışınlama yoğunlukları düşüktür. Bu nedenle, elektronik olarak uyarılmış moleküllerin konsantrasyonu düşüktür ve başka bir fotonun soğurulması son derece olası değildir.
Ancak ışık şiddeti artırılırsa iki fotonlu soğurma mümkün hale gelir. Örneğin, DNA çözeltilerinin yaklaşık 266 nm dalga boyuna sahip yüksek yoğunluklu darbeli lazer radyasyonu ile ışınlanması, DNA moleküllerinin y-radyasyonunun neden olduğu iyonizasyona benzer şekilde iyonlaşmasına yol açtı. Düşük yoğunluklu ultraviyole radyasyona maruz kalma iyonizasyona neden olmadı. Nükleik asitlerin veya bunların bazlarının sulu çözeltilerinin pikosaniye (atım süresi 30 ps) veya nanosaniye (10 ns) atımlarla 106 W/cm2'nin üzerindeki yoğunluklarla ışınlanmasının, moleküllerin iyonlaşmasıyla sonuçlanan elektronik geçişlere yol açtığı tespit edilmiştir. Pikosaniye darbeleriyle (Şekil 4, a), şemaya göre (S 0 -> S1 -> S n) ve hv hv nanosaniye darbeleriyle (Şekil 4, b) - yüksek elektronik seviyelerin popülasyonu oluştu. şema (S 0 -> S1 -> T g -> T p). Her iki durumda da moleküller iyonlaşma enerjisini aşan bir enerji almıştır.
DNA'nın absorpsiyon bandı, spektrumun ultraviyole bölgesinde bulunur.< 315 нм, видимый свет нуклеиновые кислоты совсем не поглощают. Однако воздействие высокоинтенсивным лазерным излучением около 532 нм переводит ДНК в электронно-возбужденное состояние за счет суммирования энергии двух фотонов (рис. 5).
Herhangi bir radyasyonun emilmesi, uyarılmış moleküllerden çevredeki boşluğa yayılan belirli miktarda enerjinin ısı biçiminde salınmasına yol açar. Kızılötesi radyasyon esas olarak su tarafından emilir ve esas olarak termal etkilere neden olur. Bu nedenle, yüksek yoğunluklu kızılötesi lazerlerin radyasyonu, doku üzerinde gözle görülür bir ani termal etkiye neden olur. Lazer radyasyonunun tıptaki termal etkisi esas olarak biyolojik dokuların buharlaşması (kesilmesi) ve pıhtılaşması olarak anlaşılmaktadır. Bu, yoğunluğu 1 ila 107 W/cm2 arasında olan ve ışınlama süreleri milisaniyeden birkaç saniyeye kadar olan çeşitli lazerler için geçerlidir. Bunlar arasında örneğin bir gaz C 0 2 lazeri (10,6 μm dalga boyuna sahip), Nd:YAG lazer (1,064 μm) ve diğerleri yer alır. Nd:YAG lazer en yaygın kullanılan katı hal dört seviyeli lazerdir. Üretim, Y3Al5012 itriyum alüminyum garnet (YAG) kristallerine eklenen neodimyum iyonlarının (Nd3+) geçişleri üzerinde gerçekleştirilir.
Dokunun ısıtılmasıyla birlikte, ısı iletkenliği ve kan akışı nedeniyle ısının bir kısmı uzaklaştırılır. 40 °C'nin altındaki sıcaklıklarda geri dönüşü olmayan hasarlar görülmez. 60 °C sıcaklıkta protein denatürasyonu, doku pıhtılaşması ve nekroz başlar. 100-150°C'de dehidrasyon ve kömürleşme meydana gelir ve 300°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda doku buharlaşır.
Radyasyon yüksek yoğunluklu odaklanmış bir lazerden geldiğinde, üretilen ısı miktarı büyüktür ve dokuda bir sıcaklık gradyanı yaratır. Işının çarptığı noktada doku buharlaşır ve çevre bölgelerde kömürleşme ve pıhtılaşma meydana gelir (Şekil 6). Fotobuharlaştırma, dokuyu katman katman çıkarma veya kesme yöntemidir. Pıhtılaşma sonucunda kan damarları tıkanır ve kanama durur. Böylece, yaklaşık 2 x 103 W/cm2 güce sahip sürekli bir C02 lazerin () odaklanmış bir ışını, biyolojik dokuları kesmek için cerrahi bir neşter olarak kullanılır.
Maruz kalma süresini kısaltırsanız (10-10 s) ve yoğunluğu artırırsanız (10 6 W/cm2'nin üzerinde), kömürleşme ve pıhtılaşma bölgelerinin boyutları ihmal edilebilir hale gelir. Bu işleme fotoablasyon (fotoremoval) denir ve dokuyu katman katman çıkarmak için kullanılır. Fotoablasyon 0,01-100 J/cm2 enerji yoğunluklarında meydana gelir.
Yoğunluğun daha da artmasıyla (10 W/cm ve daha yüksek), başka bir süreç mümkündür: "optik bozulma". Bu olay, lazer ışınımının çok yüksek elektrik alan kuvveti nedeniyle (atom içi elektrik alanların kuvvetiyle kıyaslanabilir), maddenin iyonlaşması, plazma oluşması ve mekanik şok dalgalarının üretilmesidir. Optik bozulma, ışık kuantumunun normal anlamda bir madde tarafından emilmesini gerektirmez; şeffaf ortamlarda, örneğin havada gözlenir.
2. Yüksek yoğunluklu lazer radyasyonunun cerrahide uygulanması (genel prensipler)
Cerrahi hastalıkların tedavisinde ana yöntem biyolojik dokuların diseksiyonunu içeren operasyonlardır. Yüksek konsantrasyonlu ışık enerjisinin biyolojik doku üzerindeki etkisi, güçlü ısınmasına, ardından interstisyel ve hücre içi sıvının buharlaşmasına, doku yapılarının sıkışmasına ve pıhtılaşmasına yol açar. Düşük maruziyetlerde biyolojik dokunun yüzey katmanları tahrip olur. Maruziyet arttıkça yıkımın derinliği ve hacmi artar.
Cerrahi lazerler aktif ortamın türüne bağlı olarak sürekli veya darbelidir. Geleneksel olarak güç düzeyine göre üç gruba ayrılabilirler:
pıhtılaşma: 1-5 W;
buharlaşma ve sığ kesme: 5-20 W;
derin kesme: 20-100 W.
Tabii ki, radyasyon dalga boyu ve çalışma modu bir cerrahi lazerin çıkış gücü gereksinimlerini büyük ölçüde etkilediğinden, bu ayrım büyük ölçüde keyfidir.
Yüksek güçlü lazer radyasyonu kullanıldığında, lazer ışınının biyolojik doku ile temas ettiği noktada doku sıcaklığında çok hızlı bir artış meydana gelir. Bu, proteinin geri dönüşümlü denatürasyonunun (40-53 °C) etkisine yol açar, sıcaklığın (55-63 °C) daha da artması, protein yapılarının geri döndürülemez şekilde tahrip olmasına yol açar. Sıcaklıkta 63 °C'den 100 °C'ye bir artış pıhtılaşmaya, 100 °C veya daha fazla ise biyolojik dokunun buharlaşmasına ve karbonizasyonuna yol açar.
Temassız bir yöntem kullanılarak gerçekleştirilen işlem, belirgin bir hemostatik etki sağlar. Darbe pratik olarak kansız veya minimum kan kaybıyla gerçekleştirilir, bu da uygulanmasını kolaylaştırır ve çevre dokulara küçük bir travma eşlik eder.
Lazer radyasyonunun dokuya nüfuz etme derinliği, maruz kalma süresine ve doku hidrasyon derecesine bağlıdır. Hidrofiliklik ne kadar yüksek olursa, penetrasyon derinliği o kadar küçük olur ve bunun tersi de o kadar az olur. daha az derece Doku hidrasyonu, radyasyonun daha derine nüfuz etmesini sağlar. Darbeli lazer radyasyonu ile önemli yüzey emilimi sonucunda biyolojik doku gerekli derinliğe kadar ısıtılmaz ve bu nedenle buharlaşma meydana gelmez, yalnızca pıhtılaşma gerçekleşir. Kömürleşmeden sonra uzun süreli maruz kalma durumunda doku emilim parametreleri değişir ve buharlaşma başlar.
Lazer cerrahisinde CO2, EnYAG lazer ve argon lazer kullanılarak elde edilen yüksek yoğunluklu lazer radyasyonu (HILI) kullanılır.
Lazer cerrahi aletleri, ameliyat edilen organ ve dokular üzerindeki yıkıcı etkilerinde yüksek hassasiyet ve doğruluğa sahiptir. Bu konuyla alakalıdır ve bazen her zaman eksik halkadır. anahtar aşamalar yıkım cephesinin pıhtılaşmasını sağlamak ve kanamayı önlemek amacıyla özellikle kanlanması yoğun olan doku ve organlara yapılan operasyonlardır. Ayrıca lazer neşterin kullanılması operasyonun mutlak sterilitesini sağlar. Burada “Scalpel-1”, “Kalina”, “Razbor”, “Lancet-1” - CO tıbbi komplekslerini ve tıbbi uygulamanın çeşitli alanlarında cerrahi operasyonlar için tasarlanmış lazer modellerini örnek gösterebiliriz. Lazer cerrahi cihazları evrensel bir kesici alettir ve cerrahi müdahalelerin önemli aşamalarında kullanılabilir. Ameliyat sırasında lazer radyasyonunun kullanımına ilişkin endikasyonlar şunlardır: Tam hemostaz gerektiğinde ve bunun geleneksel yöntemlerle uygulanmasına büyük kan kaybı eşlik ettiğinde, bol miktarda kanla beslenen organlar üzerinde operasyon yapılması ihtiyacı; cerahatli yaraları sterilize etme ve temiz cerrahi yaraların olası mikrobiyal kontaminasyonunu önleme ihtiyacı (bu durum tropik iklime sahip bölgelerde son derece önemlidir); hassas cerrahi tekniklere duyulan ihtiyaç; Kan pıhtılaşma bozukluğu olan hastalarda cerrahi müdahaleler.
Çeşitli dokular için evrensel lazer tedavi modları yoktur. Bu nedenle, optimal parametrelerin ve maruz kalma modlarının seçimi, tıbbi uygulamada lazer cerrahi ünitelerinin kullanılmasının temel yöntemlerine dayanarak cerrah tarafından bağımsız olarak gerçekleştirilir. Cerrahi tedavi için bu teknikler Rus Devleti çalışanları tarafından geliştirildi. bilim merkezi Lazer tıbbı ve MMA adını almıştır. ONLARA. Sechenov, Tver Tıp Akademisi tıbbın çeşitli alanlarındaki klinik deneyimlerin genelleştirilmesine dayanmaktadır: cerrahi diş hekimliği ve çene-yüz cerrahisi, karın cerrahisi, akciğer ve plevra cerrahisi, plastik cerrahi, kozmetoloji, cerahatli cerrahi, yanık cerrahisi, anorektal cerrahi, jinekoloji, üroloji. , kulak burun boğaz.
Lazer radyasyonunun biyolojik doku ile etkileşiminin doğası, lazer radyasyonunun güç yoğunluğuna ve etkileşim süresine bağlıdır. Operasyonun farklı aşamalarında lazer ışınıyla doku kesme hızı, doku tipine ve seçilen lazer radyasyonu parametreleriyle istenen kesim kalitesine bağlı olarak cerrah tarafından deneysel olarak seçilir. Kesme hızının yavaşlatılması doku karbonasyonunun artmasına ve derin bir pıhtılaşma bölgesinin oluşmasına neden olabilir. Süper darbe modunda ve özellikle darbe periyodik modunda, çevredeki dokuların aşırı ısınmasıyla ilişkili karbonizasyon ve nekroz, lazer ışınının herhangi bir hızında pratik olarak ortadan kaldırılır. Tıbbi uygulamada kullanılan cihazların temel özelliklerini sunalım. Radyasyonun dalga boyu 10,6 mikrondur. Çıkış radyasyon gücü (ayarlanabilir) - 0,1-50 W. "Medipulse" modunda güç - 50 W. Lazer ışınımının güç yoğunluğu, darbeli lazerler için 50-150 W/cm2'lik bir koşullu değerle ve sürekli lazerler için 10 W/cm2'lik bir koşullu değerle yukarıdan sınırlıdır. Kumaş üzerindeki lazer ışınının çapı (değiştirilebilir) - 200; 300; 500 mikron. Ana radyasyonun bir diyot lazer ışını ile yönlendirilmesi - 2 mW, 635 nm. Radyasyon modları (değiştirilebilir) - sürekli, darbe-periyodik, orta darbe. Radyasyona maruz kalma süresi (ayarlanabilir) - 0,1-25 dk. Darbe periyodik modunda (ayarlanabilir) radyasyon darbesinin süresi 0,05-1,0 saniyedir. Darbeler arasındaki duraklamanın süresi 0,05-1,0 saniyedir. Uzaktan kumanda paneli. Radyasyonun açılması ve kapatılması - ayak pedalı. Yanma ürünlerinin uzaklaştırılması - duman tahliye sistemi. Çalışma alanının yarıçapı 1200 mm'ye kadardır. Soğutma sistemi otonom, hava-sıvı tipindedir. Ameliyathaneye yerleştirme zemin veya masa üstüdür. Güç kaynağı ( klima) - 220 V, 50 Hz, 600 W. Genel boyutlar ve ağırlık farklılık gösterir. Gördüğünüz gibi cerrahi amaçlı lazer ile diğerleri arasındaki temel fark şudur: tıbbi lazerlerözellikle darbedeki yüksek radyasyon gücüdür. Bu, darbe sırasında doku maddesinin radyasyonu emmesi, ısınması ve çevredeki ortama buharlaşması için zamana sahip olması için gereklidir. hava sahası. Temel olarak tüm cerrahi lazerler optik aralığın orta kızılötesi bölgesinde çalışır.
Lazer teknolojisi alanındaki en son başarı olan "Lasermed" lazer cerrahi cihazı JIM-10, mobil versiyonda operasyonlar gerçekleştirmek için uygundur. 1,06 mikron dalga boyunda ışık yayan yarı iletken lazerlere dayanan cihaz oldukça güvenilirdir, boyutu ve ağırlığı küçüktür. Çıkış radyasyon gücü - 0-7(10) W, paketlenmiş boyutlar 470 x 350 x 120 mm, ağırlık en fazla 8 kg. Bu cihaz, gerektiğinde çalışma pozisyonuna dönüştürülebilen bir çanta şeklinde tasarlanmıştır.
Ayrıca diğer yerli imalat şirketlerinin ürünleri arasında aşağıdaki cerrahi komplekslerden bahsedilebilir: ALOD-OBALKOM "Cerrah" (ayarlanabilir radyasyon gücüne sahip cerrahi yakın IR lazer cihazı). Maksimum lazer radyasyon gücünde farklılık gösteren 5 modifikasyon mevcuttur - 6 W, 9 W, 12 W, 15 W, 30 W. PT tedavisi (pıhtılaşma, tümörlerin çıkarılması, doku kesimi), şirketin karbondioksit, YAG-neodimyum (genel cerrahi) ve argon (oftalmoloji) lazerlerine dayalı kurulumların yanı sıra hem gaz hem de katı bazlı diğer birçok için kullanılır. durum ve yarı iletken aktif ortalama.
Kullanım prensipleri yukarıda belirtilenlere benzer olan birçok yerli ve yabancı analog vardır.
3. Işık arızası
Işık bozulması (optik bozulma, optik boşalma, lazer kıvılcımı), optik frekansların elektromanyetik alanlarının etkisi altında yoğun iyonlaşma sonucu bir maddenin plazma durumuna geçişi. Işık bozulması ilk kez 1963 yılında Q-anahtarlı modda çalışan yüksek güçlü darbeli yakut kristal lazerden gelen radyasyonun havada odaklanmasıyla gözlemlendi. Bir ışık kesintisi meydana geldiğinde merceğin odağında bir kıvılcım belirir ve bu etki gözlemci tarafından parlak bir flaş olarak algılanır. güçlü ses. Gazların optik frekanslarda parçalanması için, lazer ışınındaki ışık akısının yoğunluğuna karşılık gelen 106-107 V/cm düzeyinde büyük elektrik alanları gereklidir = 109-1011 W/cm2 (karşılaştırma için, atmosferik havanın mikrodalga ile parçalanması alan gücü = 104 V/cm olduğunda meydana gelir. İki olası mekanizma vardır: Yoğun ışık radyasyonunun etkisi altında bir gazın ışığın bozulması. Bunlardan ilki doğası gereği çok yüksek frekanslı olmayan alanlardaki gazların parçalanmasından farklı değildir (bu aynı zamanda mikrodalga aralığını da içerir). Şu ya da bu nedenle alanda ortaya çıkan ilk tohum elektronlar, öncelikle gaz atomlarıyla çarpışmalarda fotonları soğurarak enerji kazanırlar. Bu süreç, elektron nötron saçılması sırasında kuantumun Bremsstrahlung emisyonunun tersidir. heyecanlı atomlar İyonlaşma için yeterli enerji biriktiren elektron, atomu iyonlaştırır ve bir yerine iki yavaş elektron belirir ve süreç tekrarlanır. Çığ bu şekilde gelişir (bkz. ÇIĞ DEŞARJI). İÇİNDE güçlü alanlar Bu işlem oldukça hızlı gerçekleşir ve gazda bir bozulma meydana gelir. Özellikle optik frekanslar için karakteristik olan ışık bozulmasının ortaya çıkmasının ikinci mekanizması tamamen kuantum niteliğindedir. Multikuantum fotoelektrik etkinin bir sonucu olarak, yani birkaç fotonun aynı anda emilmesiyle elektronlar atomlardan ayrılabilir. Görünür aralıktaki frekanslarda tek kuantum fotoelektrik etki imkansızdır çünkü atomların iyonlaşma potansiyelleri kuantum enerjisinden birkaç kat daha yüksektir. Yani örneğin yakut lazerin foton enerjisi 1,78 eV'dir ve argonun iyonizasyon potansiyeli 15,8 eV'dir, yani bir elektronu çıkarmak için 9 foton gerekir. Tipik olarak çoklu foton süreçleri olası değildir, ancak foton sayısı yoğunluğunun artmasıyla hızları keskin bir şekilde artar ve Işık Kırılımının gözlemlendiği yüksek yoğunluklarda olasılıkları önemli bir değere ulaşır. Yoğun gazlarda, atmosferik basınç ve daha yüksek basınçlarda çığ iyonizasyonu her zaman meydana gelir; burada çoklu foton süreçleri yalnızca ilk elektronların ortaya çıkmasının nedenidir. Seyreltilmiş gazlarda ve pikosaniye darbe alanlarında, elektronlar çok fazla çarpışmayı deneyimlemek için zamanları olmadan alanın etki alanından uçtuklarında çığ gelişmez ve Işık kırılması yalnızca doğrudan yırtılma nedeniyle mümkündür. Işığın etkisi altındaki atomlardan elektronların alınması. Bu yalnızca >107 V/cm'lik çok güçlü ışık alanları ile mümkündür. Yüksek basınçlarda çok daha zayıf alanlarda hafif bozulma gözlenir. Işık Kırılımının tüm mekanizması karmaşık ve çeşitlidir.
Temel ışık miktarları
Yoğunlaştırılmış ortamda, güçlü lazer radyasyonu yayıldığında ve lazer cihazlarının malzemelerinin ve optik parçalarının tahrip olmasına neden olduğunda ışık bozulması da gözlemlenir.
Yarı iletken lazerin kullanılması tedavinin kalitesi ve zamanlaması açısından yeni olanaklara kapı açmaktadır. Bu yüksek teknolojiye sahip cerrahi alet ve aparat, ameliyat sonrası dönemde önleme ve yara yönetimi amacıyla kullanılabilir. Bu, belirgin bir anti-inflamatuar etkiye, bakteriyostatik ve bakteri yok edici etkiye sahip olan ve doku bağışıklığı ve rejenerasyon süreçleri üzerinde uyarıcı bir etkiye sahip olan kızılötesi lazer radyasyonunun fizyoterapötik özelliklerinin kullanılmasıyla mümkün olur. Tek ziyarette dişleri 3-4 ton beyazlatmak için diyot lazer kullanma olasılığından da bahsetmeye değer. Ancak lazerin en yaygın uygulama alanları cerrahi ve diş eti hastalıklarıdır.
Lazerle çalışırken elde edilen sonuçlar şunu iddia etmek için sebep veriyor: diyot lazer, hastalardan gelen olumlu geri bildirimlerle de doğrulanan, günlük işlerde neredeyse vazgeçilmez bir doktor asistanıdır. Onlara göre bu tür tedavilerin kullanımı haklı ve rahattır. Operasyon kansızdır, hızlıdır ve ameliyat sonrası aşamaya katlanmak daha kolaydır.
Objektif olarak iyileşme süresinde 2 kat azalma gözlenir, daha az acı verici hisler operasyonlar sırasında ve sonrasında, anestezi olmadan yapmanıza olanak tanır, daha hızlı yenilenme, ödemin olmaması - giderek artan sayıda hastanın lazer manipülasyonunu tercih etmesi şaşırtıcı değildir. Ancak hepsi bu kadar değil; periodontal hastalığı olan hastaların tedavisi için geliştirilen teknik, flep operasyonlarının sayısını azaltmamıza ve geciktirmemize olanak tanıyor. Endodontide de cesaret verici sonuçlar elde edildi; kanalların lazer ışığıyla tedavisi oldukça umut verici görünüyor.
Uygulamalar. Diyot lazerler yumuşak dokuları mükemmel bir şekilde parçalara ayırır, dezenfekte eder, pıhtılaştırır ve yeniden yapılandırır, böylece aşağıdaki manipülasyonların başarıyla gerçekleştirilmesini mümkün kılar:
* Protez öncesi hazırlık sırasında diş eti düzeltmesi malzemelerle çalışmayı kolaylaştırır. Kansız alan, mukozayla kaplı yüzeylere doğrudan erişim sağlar.
* Frenuloplasti - dildeki kısa frenulumlar ortadan kaldırılır ve üst dudak, oral girişin plastik cerrahisi. Çoğu durumda frenulumun tamamen çıkarılması başarılı olur. İyileşme sürecinde minimum şişlik gözlenir - neşterle müdahaleden kaynaklanan yaralardan önemli ölçüde daha az.
* Diş eti iltihabı ve başlangıçtaki periodontit için periodontal ceplerin tedavisi. Bir radyasyon küründen sonra hızlı ve iyi bir sonuç elde edilir. Ayrıca lazer radyasyonuna maruz kaldıktan sonra sert diş birikintilerinin çıkarılmasının daha kolay olduğu da kaydedilmiştir.
* Diş eti estetiği. Ortodontik tedavi ve mekanik tahrişten kaynaklanan diş eti hiperplazisi giderek yaygınlaşmaktadır. Mukoza dokularının uyarılmasının dişin patolojik kaplanmasına yol açtığı bilinmektedir. Doku yanıtı kalıcıdır ve genellikle fazla dokunun çıkarılmasını gerektirir. Lazer cerrahisi, fazla dokuyu uzaklaştırarak mukozanın normal görünümünü geri kazandıran etkili bir yöntemdir.
* Aftöz ülserlerin ve herpes hiperestezisinin tedavisi. Diode lazerin fizyoterapötik yeteneklerinden yararlanılır. Bu lezyonların yüzeyine yönlendirilen odaklanmamış bir ışın şeklindeki lazer enerjisi sinir uçlarını etkiler (hiperestezi ile). Daha zor vakalar hafif yüzey teması gerektirir.
* Mukoza zarının kozmetik rekonstrüksiyonu. Bu manipülasyon mükemmel bir estetik tedavi yöntemidir. Lazerler dokuyu katman katman çıkarmayı mümkün kılar. Kanamanın olmaması bu operasyonların daha doğru bir şekilde yapılmasını sağlar. Diş eti dokusu kolayca buharlaşarak net kenarlar bırakır. Kesilerin genişliği, uzunluğu ve dişeti konturlarının yüksekliği gibi parametrelere kolayca ulaşılabilir.
* Periodontal tedavi. Bu durumda en başarılı olanı cerrahi ve fizik tedaviyi birleştiren entegre bir yaklaşımdır. Hastanın ağız hijyeni tavsiyelerine uyması durumunda uzun süreli iyileşme sağlayan tedavi programları vardır. İlk ziyarette akut süreç durdurulur, ardından patolojik cepler sterilize edilir ve gerekirse ek kemik materyalleri kullanılarak cerrahi manipülasyonlar yapılır. Daha sonra hasta, lazer tedavisinin bakım kursuna tabi tutulur. Tedavi süresi ortalama 14 gün sürer.
* Endodontik tedavi. Lazerin endodontide geleneksel kullanımı pulpa kalıntılarının buharlaştırılması ve kanalların dezenfekte edilmesidir. Özel endodontik uçlar doğrudan açık kanalda apekse kadar çalışmanıza olanak tanır. Lazer kullanılarak doku kalıntıları çıkarılır, bakteriler yok edilir ve kanal duvarları cilalanır. Fistül varsa lazer ışını fistül kanalından geçerek iltihap kaynağına doğru ilerler. Aynı zamanda enfeksiyonun yayılması bir süreliğine durdurulur ve semptomlar baskılanır, ancak kök kanalı tam olarak işlenmediğinde nüksetme belirgindir.
* Beyazlatma. Bunun hastalar arasında en popüler estetik işlemlerden biri olduğu gerçeğini göz ardı etmemek gerekir. Diod lazer yardımıyla tek seansta belirgin bir beyazlatma etkisi elde edilebilir. Prosedürün kendisi son derece basittir ve önceden uygulanmış beyazlatma jelinin lazer radyasyonu ile aktive edilmesinden oluşur.
Avantajlar. Cerrahi diş hekimliği ve periodontolojide lazerin avantajlarını doğruluk ve cerrahi alana erişim kolaylığı gibi faktörler belirler. Aynı zamanda operasyon sırasında kanama olmaz, bu da ameliyat alanının kuru kalmasını sağlar ve bu da doğal olarak daha iyi bir görüş sağlar ve bunun sonucunda operasyon süresi kısalır. Ayrıca operasyon sırasında damarların pıhtılaştığını ve böylece ameliyat sonrası şişliğin en aza indirildiğini belirtmekte fayda var.
Ayrıca lazer radyasyonunun antiinflamatuar ve bakteriyostatik etkileri nedeniyle komplikasyon riski azalır. Yara iyileşmesi geleneksel tekniklere göre daha hızlı gerçekleşir.
5 mm'ye kadar cep derinliğine sahip diş eti iltihabı ve periodontitisin lazer konservatif tedavisi ile kanama veya iltihaplanma olmaz; bazı durumlarda, röntgen çalışmaları ile doğrulanan kemik dokusu rejenerasyonu gözlenir.
Beyazlatma yapılırken, kısa işlem süresine (yaklaşık 1 saat) ek olarak, önemli bir avantaj, beyazlatma işleminden sonra aşırı duyarlılığın minimum düzeyde ortaya çıkmasıdır.
Yurtiçi gelişmeler. Gördüğünüz gibi diyot lazer kullanmanın birçok avantajı vardır. İnsan bilgisinin tüm alanlarındaki tüm yenilikçi gelişmelerin doğasında olan bir gerçek ve ciddi bir dezavantaj vardır: yüksek fiyat. Nitekim bu tür cihazların, özellikle de tanınmış Batılı markaların ürettiği cihazların maliyeti oldukça yüksektir. Neyse ki, bu alanda da Rus gelişmeleri var ve bu, "Rusça" nın "en kötü" anlamına gelmediği oldukça nadir bir durumdur (yüksek teknolojideki gelişmeler söz konusu olduğunda). Sovyet zamanlarından bu yana, lazer teknolojileri alanındaki yurt içi gelişmeler yalnızca Batılı analoglardan daha aşağı olmakla kalmıyor, aynı zamanda çoğu zaman onları aşıyor - ülkemizde modern lazer sistemlerinin birçok prototipi geliştirildi.
Ayrıca yerli bir yarı iletken diş lazeri de var - bu, bazı Batılı şirketlerin zaten ilgilendiği Lamy S cihazıdır (Denta-Rus Tıp Merkezi ve Opttekhnika Araştırma ve Üretim Merkezi'nin ortak gelişimi), çünkü diğer şeylerin yanı sıra tartışılmaz avantajı, lazerin maliyetinin ithal analoglara göre 3 kat daha düşük olmasıdır.
Cihaz, özel bir yüksek voltajlı güç kaynağı gerektiren gaz deşarj tüpleri yerine, düşük voltajlı, düşük güçlü (350 W) güç kaynaklarıyla çalışan yarı iletken lazer kristallerini kullanıyor. Bu tasarım aynı anda birkaç sorunu çözmenize olanak tanır - yüksek voltajın olmaması doktor ve hasta için kesin bir güvenlik garantisidir, zararlı elektromanyetik alanlar yoktur ve özel bir soğutma gerekmez.
Ancak cihazın düşük fiyatına dönelim - bu, finansal yatırımlarınızı çok daha hızlı telafi etmenize ve kar elde etmeye başlamanıza olanak tanır. Bunun hasta bakımının kalitesini artırmanın yanı sıra ticari ortamda da çok önemli olduğunu kabul ediyorum.
Lamy cihazlarının diğer özelliklerinin yanı sıra, özel koşullar ve özel bakım gerektirmemeleri, boyutlarının küçük olması ve klinik içinde kolayca taşınabilmeleri, güvenilir ve stabil parametreler olmaları gibi hususları dikkate almak mantıklıdır. Servis öyle organize edilmiş ki, arıza olması durumunda tamir sırasında doktora başka bir cihaz veriliyor.
Çözüm
Cerrahın doku diseksiyonu için kullandığı ana aletler neşter ve makas yani kesici aletlerdir. Ancak neşter ve makasla yapılan yara ve kesiklere kanama eşlik eder ve özel hemostaz önlemlerinin alınması gerekir. Ayrıca kesici aletler dokuyla temas ettiğinde mikroflorayı ve kötü huylu tümör hücrelerini kesim hattı boyunca yayabilir. Bu bağlamda, cerrahlar uzun zamandır kansız bir kesim yaparken aynı zamanda cerrahi yaradaki patojenik mikroflorayı ve tümör hücrelerini yok edecek bir aletin ellerinde olmasını hayal ediyorlardı. “Kuru cerrahi alanda” yapılan müdahaleler her profilden cerrah için idealdir.
"İdeal" bir neşter yaratma girişimleri, yüksek frekanslı akımlarla çalışan sözde elektrikli bıçağın tasarlandığı geçen yüzyılın sonuna kadar uzanıyor. Bu cihaz, daha gelişmiş versiyonlarıyla şu anda çeşitli uzmanlık alanlarındaki cerrahlar tarafından oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, deneyim biriktikçe, "elektrocerrahinin" olumsuz yönleri tespit edilmiştir; bunlardan en önemlisi, kesi alanında çok büyük bir termal doku yanığı bölgesidir. Yanık alanı ne kadar geniş olursa ameliyat yarasının o kadar kötü iyileştiği bilinmektedir. Ayrıca elektrikli bıçak kullanıldığında hastanın vücudunun bir elektrik devresine dahil edilmesi gerekli hale gelir. Elektrocerrahi cihazları, ameliyat sırasında vücudun hayati fonksiyonlarını izlemeye yönelik elektronik cihazların ve cihazların çalışmasını olumsuz yönde etkilemektedir. Kriyocerrahi makineleri ayrıca önemli doku hasarına neden olarak iyileşme sürecini bozar. Kriyoscalpel ile doku diseksiyonunun hızı çok düşüktür. Aslında bu, diseksiyonu değil, doku yıkımını içerir. Plazma neşter kullanıldığında da önemli bir yanık alanı gözlenir. Lazer ışınının belirgin hemostatik özelliklerinin yanı sıra bronşiyolleri, safra kanallarını ve pankreas kanallarını kapatma kabiliyetine sahip olduğunu hesaba katarsak, lazer teknolojisinin ameliyatta kullanımı son derece umut verici hale gelir. Cerrahide lazer kullanmanın avantajlarından bazıları kısaca listelenmiş olup öncelikle karbondioksit lazerleri (C 0 2 lazerleri) ile ilgilidir. Bunların yanı sıra başka prensiplerle ve diğer çalışma maddeleri ile çalışan lazerler de tıpta kullanılmaktadır. Bu lazerler, biyolojik dokuları etkilediğinde temelde farklı niteliklere sahiptir ve nispeten dar endikasyonlar için, özellikle kardiyovasküler cerrahide, onkolojide, cilt ve görünür mukoza zarlarındaki cerrahi hastalıkların tedavisi için kullanılır.
İLEkullanılmış literatür listesi
1. A.N. Remizov "Tıbbi ve biyolojik fizik".
2. Tamam Skobelkin "Ameliyatta lazerler, profesör tarafından düzenlendi."
3. SD Pletnev "Klinik tıpta lazerler" düzenlendi.
Allbest.ru'da yayınlandı
...Benzer belgeler
Lazerlerin tıbbi ve biyolojik kullanımının ana yönleri ve hedefleri. Lazer radyasyonuna karşı korunma önlemleri. Lazer radyasyonunun biyolojik dokulara nüfuzu, patojenetik etkileşim mekanizmaları. Lazer biyostimülasyonunun mekanizması.
özet, 24.01.2011 eklendi
Lazer kavramı ve amacı, lazer ışınının çalışma prensibi ve yapısı, doku ile etkileşiminin doğası. Lazerlerin diş hekimliğinde pratik kullanımının özellikleri, temel avantaj ve dezavantajların değerlendirilmesi bu yöntem diş tedavisi.
özet, eklendi: 05/14/2011
Kuantum elektroniğinin genel kavramı. Lazer tasarımının gelişim tarihi ve prensibi, lazer radyasyonunun özellikleri. Düşük yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu lazerler: özellikleri, biyolojik dokular üzerindeki etkisi. Lazer teknolojilerinin tıpta uygulanması.
özet, 28.05.2015 eklendi
Lazer radyasyon süreci. X-ışını dalga boyu aralığındaki lazerler alanında araştırma. CO2 lazerleri ile argon ve kripton iyon lazerlerinin tıbbi uygulaması. Lazer radyasyonunun üretilmesi. Katsayı yararlı eylemçeşitli tipte lazerler.
özet, 17.01.2009 eklendi
Lazer teknolojisinin tıpta kullanımının fiziksel temeli. Lazer çeşitleri, çalışma prensipleri. Lazer radyasyonunun biyolojik dokularla etkileşiminin mekanizması. Tıp ve biyolojide umut verici lazer yöntemleri. Seri olarak üretilen tıbbi lazer ekipmanı.
Özet, 30.08.2009'da eklendi
Lazer radyasyonu kavramı. Lazerin doku üzerindeki etki mekanizması. Cerrahide dokuyu kesmek, kanamayı durdurmak, patolojileri ortadan kaldırmak ve biyolojik dokuları kaynaklamak amacıyla kullanımı; diş hekimliği, dermatoloji, kozmetoloji, retina hastalıklarının tedavisi.
sunum, 10/04/2015 eklendi
Lazer teşhis yöntemleri. Optik kuantum jeneratörleri. Lazerlerin tıbbi ve biyolojik kullanımının ana yönleri ve hedefleri. Anjiyografi. Holografinin teşhis yetenekleri. Termografi. Radyasyon tedavisi için lazer tıbbi kurulum.
özet, 02/12/2005 eklendi
Fiziksel doğa ve terapötik etkiler ultrason. Tıbbi ve biyolojik uygulamalarının ana yönleri. Tehlike ve yan etkiler ultrason muayenesi. Ekokardiyografinin özü. İç organ hastalıklarının tanısını koymak.
sunum, eklendi: 02/10/2016
Başvuru iyonlaştırıcı radyasyon tıpta. Tıbbi prosedürlerin teknolojisi. Harici radyasyon tedavisi için tesisler. İzotopların tıpta uygulanması. İyonlaştırıcı radyasyona karşı koruma araçları. Radyonüklitlerin elde edilmesi ve kullanılması süreci.
sunum, 21.02.2016 eklendi
Lazerlerin keşif tarihi ve özelliklerine aşinalık; Tıpta kullanım örnekleri. Gözün yapısı ve fonksiyonlarının dikkate alınması. Görme organlarının hastalıkları ve tanı yöntemleri. Lazer kullanarak modern görme düzeltme yöntemlerinin incelenmesi.
Tıpta lazer sistemleri, uygulamalarını lazer neşter şeklinde buldu. Cerrahi operasyonlarda kullanımı aşağıdaki özelliklere göre belirlenir:
Nispeten kansız bir kesim yapar, çünkü doku diseksiyonu ile aynı anda çok büyük olmayan kan damarlarını "sızdırmaz hale getirerek" yaranın kenarlarını pıhtılaştırır;
Lazer neşter sabit kesme özellikleriyle öne çıkar. Sert bir cisimle (örneğin kemik) temas neşteri devre dışı bırakmaz. Mekanik bir neşter için böyle bir durum ölümcül olabilir;
Lazer ışını şeffaf olması nedeniyle cerrahın ameliyat edilen bölgeyi görmesine olanak sağlar.
Sıradan bir neşterin bıçağı ve elektrikli bir bıçağın bıçağı her zaman bir dereceye kadar cerrahın çalışma alanını engeller;
Lazer ışını dokuya herhangi bir mekanik etki uygulamadan dokuyu belli bir mesafeden keser;
Lazer neşter mutlak kısırlık sağlar çünkü yalnızca radyasyon dokuyla etkileşime girer;
Lazer ışını kesinlikle yerel olarak etki eder, doku buharlaşması yalnızca odak noktasında meydana gelir. Bitişik doku alanları, mekanik neşter kullanımına göre önemli ölçüde daha az hasar görür;
Klinik uygulama, lazer neşterinin neden olduğu yaranın neredeyse hiç acımadığını ve daha hızlı iyileştiğini göstermiştir.
Lazerlerin cerrahide pratik kullanımı 1966 yılında Vishnevsky Enstitüsü'nde SSCB'de başladı. Lazer neşter, göğüs ve karın boşluklarının iç organlarındaki operasyonlarda kullanıldı. Günümüzde cilt plastik cerrahisi, yemek borusu, mide, bağırsak, böbrek, karaciğer, dalak ve diğer organların ameliyatlarında lazer ışınları kullanılmaktadır. Kalp ve karaciğer gibi çok sayıda kan damarı içeren organlarda lazer kullanarak operasyon yapmak çok caziptir.
Bazı lazer türlerinin özellikleri.
Şu anda aktif ortam, güç, çalışma modları ve diğer özellikler bakımından farklılık gösteren çok çeşitli lazerler bulunmaktadır. Hepsini anlatmaya gerek yok. Bu nedenle, burada ana lazer türlerinin (çalışma modu, pompalama yöntemleri vb.) özelliklerini oldukça tam olarak temsil eden lazerlerin kısa bir açıklaması bulunmaktadır. Yakut lazer. Birinci kuantum üreteci
Çalışma maddesi, içine büyüme sırasında bir safsızlık olarak krom oksit Cr2Oz'un eklendiği bir alüminyum oksit Al203 (korindon) kristali olan yakuttur. Yakutun kırmızı rengi Cr+3 pozitif iyonundan kaynaklanmaktadır. Al 2 O 3 kristal kafesinde Al +3 iyonunun yerini Cr +3 iyonu alır. Sonuç olarak kristalde iki soğurma bandı belirir: biri yeşil, diğeri spektrumun mavi kısmında. Bir yakutun kırmızı renginin yoğunluğu, Cr +3 iyonlarının konsantrasyonuna bağlıdır: konsantrasyon ne kadar yüksek olursa, kırmızı renk o kadar kalın olur. Koyu kırmızı yakutta Cr +3 iyonlarının konsantrasyonu %1'e ulaşır.
Mavi ve yeşil soğurma bantlarının yanı sıra, ana seviyeye geçiş sırasında 694,3 ve 692,8 nm dalga boylarında ışık yayılan iki dar enerji seviyesi E1 ve E1' vardır. Çizgi genişliği oda sıcaklığında yaklaşık 0,4 nm'dir. 694,3 nm hattı için zorunlu geçişlerin olasılığı 692,8 nm hattından daha yüksektir. Bu nedenle 694,3 nm hattıyla çalışmak daha kolaydır. Ancak, l = 692,8 nm radyasyon için büyük yansıma katsayısına ve l = 694,3 nm için küçük yansıtma katsayısına sahip özel aynalar kullanırsanız 692,8 nm çizgiler oluşturmak da mümkündür.
Yakut beyaz ışıkla ışınlandığında spektrumun mavi ve yeşil kısımları emilir ve kırmızı kısmı yansıtılır. Yakut lazer, içinden bir akım darbesi geçtiğinde yüksek yoğunluklu ışık flaşları üreten ve gazı birkaç bin Kelvin'e kadar ısıtan bir ksenon lambalı optik pompalama kullanır. Lambanın bu kadar yüksek sıcaklıkta sürekli çalışmaya dayanamaması nedeniyle sürekli pompalama mümkün değildir. Ortaya çıkan radyasyon, özellikleri bakımından tamamen siyah bir cismin radyasyonuna yakındır. Radyasyon Cr+ iyonları tarafından emilir ve bunun sonucunda absorpsiyon bantları bölgesindeki enerji seviyelerine doğru hareket eder. Ancak bu seviyelerden Cr+3 iyonları çok hızlı bir şekilde ışınımsız bir geçiş sonucu E 1, E 1' seviyelerine geçer. Bu durumda fazla enerji kafese aktarılır, yani kafes titreşimlerinin enerjisine, yani fotonların enerjisine dönüştürülür. E 1, E 1’ düzeyleri yarı kararlıdır. E 1 seviyesindeki kullanım ömrü 4,3 ms'dir. Pompa darbesi sırasında, uyarılmış atomlar E1 ve E1' düzeylerinde birikir ve E0 düzeyine göre önemli bir ters popülasyon oluşturur (bu, uyarılmamış atomların düzeyidir).
Yakut kristali yuvarlak bir silindir şeklinde büyütülür. Lazerler için genellikle aşağıdaki boyutlarda kristaller kullanılır: uzunluk L = 5 cm, çap d = 1 cm Yüksek derecede yansıtıcı bir iç yüzeye sahip eliptik bir boşluğa bir ksenon lamba ve bir yakut kristal yerleştirilir. Ksenon lamba radyasyonunun tamamının yakutlara ulaşmasını sağlamak için yakut kristali ve yine yuvarlak silindir şekline sahip olan lamba, oyuğun eliptik bölümünün generatrislerine paralel odak noktalarına yerleştirilir. Bu sayede pompa kaynağındaki radyasyon yoğunluğuna neredeyse eşit yoğunluktaki radyasyon yakutlara yönlendirilir.
Yakut kristalin uçlarından biri kesilerek ışının kesimin kenarlarından tam yansıması ve geri dönüşü sağlanır. Bu kesim lazer aynalardan birinin yerini alıyor. Yakut kristalinin ikinci ucu Brewster açısında kesilir. Uygun doğrusal polarizasyon ile ışının yakut kristalinden yansıma olmadan çıkmasını sağlar. İkinci rezonatör aynası bu ışının yoluna yerleştirilir. Böylece yakut lazerden gelen radyasyon doğrusal olarak polarize olur.
Helyum-neon lazer. Aktif ortam, helyum ve neondan oluşan gaz halindeki bir karışımdır. Üretim, neon enerji seviyeleri arasındaki geçişler nedeniyle meydana gelir ve helyum, enerjinin neon atomlarına aktarılarak popülasyonun tersine çevrilmesini sağlayan bir aracı rolü oynar.
Neon prensip olarak 130'dan fazla farklı geçiş sonucunda lazer çalışmaları üretebilmektedir. Ancak en yoğun çizgiler 632,8 nm, 1,15 ve 3,39 μm dalga boylarındadır. 632,8 nm'lik dalga spektrumun görünür kısmındadır ve 1,15 ve 3,39 mikronluk dalgalar kızılötesindedir.
Akım bir helyum-neon gaz karışımından elektron etkisiyle geçtiğinde, helyum atomları yarı kararlı olan 2 3 S ve 2 2 S durumlarına uyarılır, çünkü bunlardan temel duruma geçiş kuantum mekaniksel seçilim tarafından yasaklanmıştır. tüzük. Akım geçtiğinde atomlar bu seviyelerde birikir. Uyarılmış bir helyum atomu, uyarılmamış bir neon atomuyla çarpıştığında, uyarılma enerjisi ikincisine gider. Bu geçiş, karşılık gelen seviyelerin enerjilerinin iyi bir şekilde çakışması nedeniyle çok verimli bir şekilde gerçekleşir. Sonuç olarak, neonların 3S ve 2S seviyelerinde, 2P ve 3P seviyelerine göre ters bir popülasyon oluşur ve bu da lazer radyasyonu üretme olasılığına yol açar. Lazer sürekli modda çalışabilir. Helyum-neon lazerin radyasyonu doğrusal olarak polarizedir. Tipik olarak, haznedeki helyumun basıncı 332 Pa ve neon - 66 Pa'dır. Tüp üzerindeki sabit voltaj yaklaşık 4 kV'tur. Aynalardan birinin yansıma katsayısı 0,999 civarındadır ve içinden lazer ışınımının çıktığı ikincisi yaklaşık 0,990'dır. Daha düşük yansıma katsayıları kalıcı eşiğe ulaşılmasını garanti etmediği için çok katmanlı dielektrikler ayna olarak kullanılır.
Gaz lazerleri. Günümüzde belki de en yaygın kullanılan lazer türüdür ve bu konuda yakut lazerlerden bile daha üstün oldukları tartışılabilir. Yapılan araştırmaların çoğu gaz lazerlerine de ayrılmıştır. Farklı türler arasında gaz lazerler Darbeli modda spektrumun görünür bölgesinde çok yüksek güç haricinde, bir lazer için hemen hemen her türlü gereksinimi karşılayacak olanı bulmak her zaman mümkündür. Malzemelerin doğrusal olmayan optik özelliklerini incelerken birçok deney için yüksek güçlere ihtiyaç vardır. Şu anda gaz lazerlerinde yüksek güçler elde edilememektedir; bunun nedeni, içlerindeki atom yoğunluğunun yeterince yüksek olmamasıdır. Bununla birlikte, hemen hemen tüm diğer amaçlar için, hem optik olarak pompalanan katı hal lazerlerinden hem de yarı iletken lazerlerden daha üstün olacak belirli bir gaz lazeri türü bulmak mümkündür. Bu lazerleri gaz lazerleriyle rekabet edebilecek duruma getirmek için çok çaba sarfedildi ve bazı durumlarda bazı başarılar elde edildi, ancak bu her zaman olasılığın sınırında kaldı, gaz lazerlerinin popülaritesinde herhangi bir azalma belirtisi görülmedi.
Gaz lazerlerinin özellikleri genellikle bunların kural olarak atomik veya moleküler spektrum kaynakları olmalarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle geçişlerin dalga boyları kesin olarak bilinmektedir. Atomik yapıya göre belirlenirler ve genellikle çevre koşullarından bağımsızdırlar. Belirli çabalar altında kalıcı dalga boyunun stabilitesi, kendiliğinden emisyonun stabilitesine kıyasla önemli ölçüde geliştirilebilir. Artık diğer cihazlardan daha iyi tek renkliliğe sahip lazerler var. Aktif ortamın uygun seçimiyle, ultraviyoleden (~2000 A) uzak kızılötesi bölgeye (~0,4 mm) kadar, mikrodalga bölgesini kısmen kaplayan spektrumun herhangi bir kısmında lazer işlemi gerçekleştirilebilir.
Ayrıca gelecekte spektrumun vakumlu ultraviyole bölgesi için lazerler yaratmanın mümkün olacağından şüphe etmek için hiçbir neden yok. Çalışma gazının seyrekleştirilmesi, düşük kırılma indisine sahip ortamın optik homojenliğini sağlar; bu, rezonatör modlarının yapısını tanımlamak için basit matematiksel teorinin kullanılmasına olanak tanır ve çıkış sinyalinin özelliklerinin teorik olanlara yakın olduğuna dair güven verir. . Bir gaz lazerinde elektrik enerjisini uyarılmış emisyon enerjisine dönüştürme verimliliği, yarı iletken bir lazerdeki kadar yüksek olamamasına rağmen, deşarjı kontrol etmenin basitliği nedeniyle, bir gaz lazeri, birçok amaç için aşağıdaki gibi çalıştırılması en uygun olanıdır. laboratuvar araçlarından biridir. Yüksek sürekli güç söz konusu olduğunda (darbeli gücün aksine), gaz lazerlerinin doğası bu bakımdan diğer tüm lazer türlerinden daha iyi performans göstermelerine olanak tanır.
C0 2 -kapalı hacimli lazer. Karbondioksit molekülleri de diğer moleküller gibi titreşim ve dönme enerji seviyelerinin varlığı nedeniyle çizgili bir spektruma sahiptir. CO 2 lazerde kullanılan geçiş, dalga boyu 10,6 mikron olan radyasyon üretir, yani spektrumun kızılötesi bölgesinde yer alır. Titreşim seviyelerini kullanarak radyasyon frekansını yaklaşık 9,2 ila 10,8 μm aralığında hafifçe değiştirmek mümkündür. Enerji, karışımdan akım geçtiğinde elektron etkisiyle uyarılan nitrojen molekülleri N2'den CO2 moleküllerine aktarılır.
Nitrojen molekülü N2'nin uyarılmış durumu yarı kararlıdır ve CO2 molekülünün enerji seviyesine (001) çok yakın olan yer seviyesinden 2318 cm -1 uzaklıkta bulunur. N2'nin uyarılmış durumunun metastabilitesi nedeniyle, akımın geçişi sırasında uyarılmış atomların sayısı birikir. N2, C02 ile çarpıştığında, uyarılma enerjisinin N2'den C02'ye rezonans transferi meydana gelir. Sonuç olarak, CO2 moleküllerinin (001), (100), (020) seviyeleri arasında popülasyonun tersine dönmesi meydana gelir. Genellikle uzun ömürlü olan ve üretimi olumsuz etkileyen seviye (100) seviyesindeki popülasyonu azaltmak için bu seviyeye geçişte helyum eklenir. Tipik koşullar altında lazerdeki gaz karışımı helyum (1330 Pa), nitrojen (133 Pa) ve karbondioksitten (133 Pa) oluşur.
Bir CO 2 lazeri çalıştığında, CO 2 molekülleri, aktif ortamın zayıflamasına bağlı olarak CO ve O'ya parçalanır. Daha sonra CO, C ve O'ya ayrışır ve karbon, tüpün elektrotları ve duvarları üzerinde biriktirilir. Bütün bunlar CO 2 lazerin çalışmasını kötüleştirir. Bu faktörlerin zararlı etkilerini ortadan kaldırmak için kapalı sisteme su buharı ilave edilerek reaksiyonun uyarılması sağlanır.
CO+O® CO2.
Malzemesi bu reaksiyon için katalizör olan platin elektrotlar kullanılır. Aktif ortamın tedarikini arttırmak için rezonatör, optimum lazer çalışma koşullarını korumak için boşluk hacmine gerekli miktarda eklenen CO2, N2, He içeren ek kaplara bağlanır. Böyle kapalı bir CO2 lazeri binlerce saat boyunca çalışabilir.
Akış CO 2 -lazer.Önemli bir değişiklik, CO2, N2, He gazlarının bir karışımının rezonatörden sürekli olarak pompalandığı, akışlı bir CO2 lazeridir. Böyle bir lazer, aktif ortamının uzunluğunun metresi başına 50 W'ın üzerinde bir güce sahip sürekli tutarlı radyasyon üretebilir.
Neodim lazer.İsim yanıltıcı olabilir. Lazer gövdesi neodimyum metal değil, neodimyum katkılı sıradan camdır. Neodimyum atomlarının iyonları silikon ve oksijen atomları arasında rastgele dağılmıştır. Pompalama aydınlatma lambalarıyla yapılır. Lambalar 0,5 ila 0,9 mikron dalga boyu aralığında radyasyon üretir. Geniş bir uyarılmış durum grubu ortaya çıkıyor. Atomlar üst lazer seviyesine ışınımsız geçişler yapar. Her geçiş, tüm atom "kafesinin" titreşim enerjisine dönüştürülen farklı bir enerji üretir.
Lazer radyasyonu, yani. boş alt seviyeye geçiş, 1,06 µm dalga boyuna sahiptir.
T-lazer. Birçok pratik uygulamada, çalışma karışımının atmosferik basınç altında olduğu ve enine bir elektrik alanı (T lazer) tarafından uyarıldığı CO2 lazeri önemli bir rol oynar. Elektrotlar rezonatörün eksenine paralel olarak yerleştirildiğinden, rezonatördeki elektrik alan kuvvetinin büyük değerlerini elde etmek için, elektrotlar arasında nispeten küçük potansiyel farkları gereklidir, bu da atmosferik ortamda darbeli modda çalışmayı mümkün kılar. rezonatördeki CO2 konsantrasyonu yüksek olduğunda basınç. Sonuç olarak, 1 μs'den daha kısa süreli bir radyasyon darbesinde genellikle 10 MW veya daha fazlasına ulaşan yüksek güç elde etmek mümkündür. Bu tür lazerlerdeki atım tekrarlama oranı genellikle dakikada birkaç atımdır.
Gaz dinamik lazerler. Yüksek bir sıcaklığa (1000-2000 K) ısıtılan bir CO2 ve N2 karışımı, genişleyen bir ağızlıktan yüksek hızda akar ve büyük ölçüde soğutulur. Üst ve alt enerji seviyeleri farklı oranlarda termal olarak yalıtılmıştır ve bu da ters bir popülasyonun oluşmasına neden olur. Sonuç olarak, nozül çıkışında bir optik rezonatör oluşturularak bu ters popülasyondan dolayı lazer radyasyonu üretmek mümkündür. Bu prensiple çalışan lazerlere gaz dinamiği denir. Sürekli modda çok yüksek radyasyon güçlerinin elde edilmesini mümkün kılarlar.
Boya lazerleri. Boyalar yüksek titreşim enerji seviyelerine sahip çok karmaşık moleküllerdir. Spektrum bandındaki enerji seviyeleri neredeyse sürekli olarak konumlandırılmıştır. Molekül içi etkileşim nedeniyle, molekül çok hızlı bir şekilde (10 -11 -10 -12 saniyelik sürelerde) ışınımsız olarak her bandın alt enerji seviyesine geçer. Dolayısıyla moleküller uyarıldıktan çok kısa bir süre sonra, uyarılan tüm moleküller E1 bandının alt seviyesinde yoğunlaşacaktır. Ayrıca alt bandın herhangi bir enerji seviyesine ışınımsal geçiş yapma yeteneğine de sahiptirler. Böylece sıfır bandın genişliğine karşılık gelen aralıkta hemen hemen her frekansta radyasyon mümkündür. Bu, eğer boya molekülleri lazer ışınımı üretmek için aktif madde olarak alınırsa, rezonatör ayarlarına bağlı olarak, üretilen lazer ışınımının frekansının neredeyse sürekli olarak ayarlanmasının elde edilebileceği anlamına gelir. Bu nedenle, ayarlanabilir üretim frekanslarına sahip boya lazerleri oluşturulmaktadır. Boya lazerleri, gaz deşarjlı lambalarla veya diğer lazerlerden gelen radyasyonla pompalanır.
Üretim frekanslarının seçimi, yalnızca dar bir frekans aralığı için üretim eşiği oluşturularak gerçekleştirilir. Örneğin prizma ve aynanın konumları, dağılma ve kırılma açılarının farklı olması nedeniyle, aynadan yansıdıktan sonra yalnızca belirli bir dalga boyuna sahip ışınların ortama geri dönmesini sağlayacak şekilde seçilir. Lazer üretimi yalnızca bu dalga boyları için sağlanır. Prizmayı döndürerek boya lazer radyasyonunun frekansını sürekli olarak ayarlamak mümkündür. Lazerleme, yalnızca tüm optik aralıkta değil aynı zamanda spektrumun kızılötesi ve ultraviyole bölgelerinin önemli bir bölümünde lazer radyasyonu elde etmeyi mümkün kılan birçok boyayla gerçekleştirildi.
Yarı iletken lazerler. Yarı iletken lazerlerin çalışmasının ana örneği manyetik-optik depolama cihazıdır (MO).
MO depolamanın çalışma prensipleri.
MO sürücüsü, bilgi depolamanın manyetik ve optik prensiplerinin bir kombinasyonu üzerine inşa edilmiştir. Bilgi, lazer ışını ve manyetik alan kullanılarak yazılır ve yalnızca lazer kullanılarak okunur.
Bir MO diskine kayıt işlemi sırasında, bir lazer ışını diskler üzerindeki belirli noktaları ısıtır ve sıcaklığın etkisi altında, ısıtılmış bir noktanın polarite değişimine karşı direnci keskin bir şekilde düşer, bu da manyetik alanın noktanın polaritesini değiştirmesine izin verir. . Isıtma tamamlandıktan sonra direnç tekrar artar. Isıtılan noktanın polaritesi, ısıtma anında kendisine uygulanan manyetik alana uygun olarak kalır.
Günümüzün mevcut MO sürücüleri bilgileri kaydetmek için iki döngü kullanır: silme döngüsü ve yazma döngüsü. Silme işlemi sırasında manyetik alan, ikili sıfırlara karşılık gelen aynı polariteye sahiptir. Lazer ışını, silinen alanın tamamını sırayla ısıtır ve böylece diske bir dizi sıfır yazar. Yazma döngüsü sırasında manyetik alanın polaritesi tersine çevrilir, bu da ikili alana karşılık gelir. Bu döngüde, lazer ışını yalnızca ikili sıfırlar içermesi gereken alanlarda açılır ve ikili sıfırların olduğu alanlar değişmeden bırakılır.
Bir MO diskinden okuma sürecinde, yansıtıcı elemanın manyetik alanının yönüne bağlı olarak, yansıyan lazer ışınının polarizasyon düzleminin değiştirilmesinden oluşan Kerr etkisi kullanılır. Bu durumda yansıtıcı eleman, diskin yüzeyinde, kayıt sırasında mıknatıslanan ve depolanan bilginin bir bitine karşılık gelen bir noktadır. Okuma sırasında okuma alanının ısınmasına neden olmayan düşük yoğunluklu bir lazer ışını kullanılır, böylece saklanan bilgiler okuma sırasında tahrip edilmez.
Bu yöntem, optik disklerde kullanılan alışılagelmiş yöntemden farklı olarak diskin yüzeyini deforme etmez ve ek ekipman gerektirmeden tekrarlı kayıt yapılmasına olanak tanır. Bu yöntemin aynı zamanda güvenilirlik açısından da geleneksel manyetik kayda göre avantajı vardır. Disk bölümlerinin yeniden mıknatıslanması yalnızca yüksek sıcaklığın etkisi altında mümkün olduğundan, rastgele manyetik alanların neden olabileceği geleneksel manyetik kaydın aksine, mıknatıslanmanın kazara tersine çevrilme olasılığı çok düşüktür.
MO disklerinin uygulama kapsamı, yüksek performans güvenilirlik, hacim ve ciro açısından. Büyük disk alanı gerektiren görevler için bir MO diski gereklidir. Bunlar görüntü ve ses işleme gibi görevlerdir. Ancak veri erişiminin düşük hızı, MO disklerinin kritik sistem reaktivitesine sahip görevler için kullanılmasını mümkün kılmaz. Bu nedenle, MO disklerinin bu tür görevlerde kullanılması, üzerlerinde geçici veya yedek bilgilerin depolanmasına indirgenir. MO disklerinin çok faydalı bir kullanımı, sabit sürücüleri veya veritabanlarını yedeklemektir. Geleneksel olarak bu amaçlar için kullanılan teyp sürücülerinden farklı olarak, yedekleme bilgilerinin MO disklerinde depolanması, bir arıza sonrasında veri kurtarma hızını önemli ölçüde artırır. Bu, MO disklerinin yalnızca başarısız olan verileri kurtarmanıza olanak tanıyan rastgele erişim aygıtları olmasıyla açıklanmaktadır. Ayrıca bu kurtarma yöntemiyle veriler tamamen geri yüklenene kadar sistemi tamamen durdurmaya gerek kalmaz. Bilgi depolamanın yüksek güvenilirliği ile birleşen bu avantajlar, teyp sürücülerle karşılaştırıldığında daha pahalı olmasına rağmen, MO disklerinin yedekleme için kullanımını karlı hale getirir.
Büyük hacimli özel bilgilerle çalışırken MO disklerinin kullanılması da tavsiye edilir. Disklerin kolayca değiştirilmesi, çalışma saatleri dışında bilgisayarınızı koruma endişesi duymadan bunları yalnızca çalışma sırasında kullanmanıza olanak tanır; veriler ayrı, korumalı bir yerde saklanabilir. Bu aynı özellik, MO disklerini, büyük hacimlerin bir yerden bir yere, örneğin işten eve ve eve taşınmasının gerekli olduğu durumlarda vazgeçilmez kılmaktadır.
MO disklerinin geliştirilmesine yönelik ana beklentiler öncelikle veri kayıt hızının arttırılmasıyla ilgilidir. Yavaş hız öncelikle iki geçişli kayıt algoritması tarafından belirlenir. Bu algoritmada disk üzerindeki belirli noktaların polarizasyon yönünü belirleyen manyetik alanın yönünü yeterince hızlı değiştirememesi nedeniyle sıfırlar ve birler farklı geçişlerde yazılmaktadır.
İki geçişli kayda en gerçekçi alternatif, değişime dayalı bir teknolojidir. faz durumu. Böyle bir sistem halihazırda bazı imalat şirketleri tarafından uygulanmıştır. Polimer boyalar ve manyetik alanın modülasyonları ve lazer radyasyon gücü ile ilgili olarak bu yönde başka birçok gelişme daha vardır.
Faz değişim teknolojisi, bir maddenin kristal durumdan amorf duruma geçme yeteneğine dayanmaktadır. Diskin yüzeyindeki belli bir noktayı belli güçte bir lazer ışınıyla aydınlatmak yeterlidir ve bu noktadaki madde içeri girecektir. amorf durum. Bu durumda diskin bu noktadaki yansıtıcılığı değişir. Bilgilerin yazılması çok daha hızlı gerçekleşir, ancak aynı zamanda diskin yüzeyi deforme olur ve bu da yeniden yazma döngülerinin sayısını sınırlar.
Şu anda manyetik alanın polaritesinin sadece birkaç nanosaniyede tersine çevrilmesine olanak tanıyan teknoloji geliştirilmektedir. Bu, manyetik alanın kayıt için verinin gelmesiyle eşzamanlı olarak değişmesine olanak tanıyacaktır. Lazer radyasyonunun modülasyonuna dayanan bir teknoloji de vardır. Bu teknolojide sürücü üç modda çalışır: düşük yoğunluklu okuma modu, orta yoğunluklu yazma modu ve yüksek yoğunluklu yazma modu. Lazer ışınının yoğunluğunu modüle etmek daha fazlasını gerektirir karmaşık yapı disk ve tahrik mekanizmasını ön mıknatısın önüne monte edilmiş ve zıt kutuplara sahip bir başlatma mıknatısı ile tamamlıyor. En basit durumda, diskin iki çalışma katmanı vardır - başlatma ve kaydetme. Başlatma katmanı, başlatma mıknatısının ek lazere maruz kalmadan polaritesini değiştirebileceği bir malzemeden yapılmıştır.
Elbette MO diskleri, büyük hacimli bilgilerle ortaya çıkan sorunları çözebilen, ümit verici ve hızla gelişen cihazlardır. Ancak bunların daha da geliştirilmesi yalnızca kayıt teknolojisine değil, aynı zamanda diğer depolama ortamları alanındaki ilerlemeye de bağlıdır. Ve bilgiyi depolamanın daha verimli bir yolu icat edilmediği sürece MO diskleri baskın bir rol üstlenebilir.
Lazerlerin tıpta kullanımı, lazerlerin diğer birçok teknolojik uygulama alanından temel olarak farklıdır. Lazer tıbbi teknolojileri hümanist yönelimleriyle ayırt edilir. Bir sağlık sorunu kişinin kendisi veya sevdiği kişi için yeterince ciddiyse, o zaman tıbbi sorunlar diğer sorunlardan çok daha önemli hale gelir.
Lazer tıbbi teknolojileri çok yönlülüğü, karmaşıklığı ve çeşitliliğiyle öne çıkıyor. Lazer tıbbı, lazer radyasyonunun vücudun çeşitli bölgeleri üzerindeki etkisini içerir: cilt, kemikler, kaslar, yağ dokuları, tendonlar, iç organlar, gözler, diş dokuları vb. Üstelik her biri karmaşık bir yapıya sahiptir. Böylece bir dişin minesini, dentinini ve pulpasını ayrı ayrı inceleyebilirsiniz. Deride - stratum korneum, epidermis, dermis. Tüm bu kumaşların optik gibi kendi özellikleri vardır ( spektral özellikler, yansıma katsayısı, radyasyon nüfuz derinliği) ve termofiziksel (ısıl iletkenlik, ısıl yayılım, ısı kapasitesi) özelliklerinden dolayı diğer biyolojik dokuların özelliklerinden farklıdır. Bu nedenle lazer radyasyonunun onlar üzerindeki etkisinin doğası da farklıdır. Buna göre, her durumda ışınlama modunun bireysel parametrelerini seçmek gerekir: dalga boyu, maruz kalma süresi, güç, darbe tekrarlama hızı vb. Biyolojik dokuların özelliklerindeki güçlü farklılık, örneğin patolojik dokular üzerindeki perkütan etkiler (cilde önemli bir zarar vermeden deri altı dokuların ışınlanması) gibi spesifik etkileri mümkün kılar.
Her kumaş kendi özelliğinden dolayı biyolojik doğa heterojen, karmaşık bir mikro yapıya sahiptir. Yumuşak dokular önemli miktarda su içerir. Kemikler çeşitli mineraller içerir. Bunun sonucu, radyasyonun doku üzerindeki, özellikle yıkıcı, cerrahi, farklı dokular ve radyasyon dalga boyları üzerindeki etkisinin sadece niceliksel olarak değil aynı zamanda niteliksel olarak da farklılık göstermesidir. Bu, biyolojik dokuyu çıkarmak için tamamen farklı birkaç mekanizmanın olduğu anlamına gelir: termal ve düşük enerjili pıhtılaşma ve ardından gelen emilim, patlayıcı mekanizmalar, "soğuk" ablasyon.
İlginçtir ki, vücudun belirli bir kısmı üzerinde terapötik bir etki yaratmak için lazere maruz kalma tamamen farklı bir nesneye yönlendirilebilir. Lazer tedavisi, kanın, özel noktaların veya insan derisi (Zakharyin-Ged bölgeleri), ayak veya avuç içi veya omurga bölgesi üzerindeki organların ışınlanmasının, etki alanından çok uzak iç organlar üzerinde bir etkiye sahip olduğu durumlarda, burada gösterge niteliğindedir. ve bir bütün olarak tüm vücutta.
Ayrıca vücut tek bir bütün olduğundan etkinin etkisi bittikten sonra da çok uzun süre devam eder. Lazer ameliyatından sonra vücudun tepkisi günler, haftalar ve hatta aylarca devam eder.
Lazer tıbbının bu karmaşıklığı ve karmaşıklığı, onu yeni teknolojilerin araştırılması ve geliştirilmesi açısından çok ilgi çekici kılmaktadır.
Lazer radyasyonu neden tıpta bu kadar yaygın bir kullanım alanı buldu? Lazer tıbbına uygulanan lazer radyasyonunun ana özellikleri şunlardır:
- -enerji yerelleştirme olasılığını belirleyen yönlülük, tek renklilik, tutarlılık,
- - mevcut lazerlerin geniş spektral aralığı (bu özellikle emilimin doğada rezonans olduğu durumlarda önemlidir),
- - maruz kalma süresini geniş çapta kontrol etme yeteneği (mevcut lazerler, femtosaniye aralığından sürekli maruz kalmaya kadar maruz kalma süresi sağlar),
- - geniş bir aralıkta maruz kalma yoğunluğunu sorunsuz bir şekilde değiştirme yeteneği,
- - etkinin frekans özelliklerini değiştirme olasılığı,
- - geri bildirim düzenleme olanağı da dahil olmak üzere optik proses kontrolü için geniş olanaklar,
- - çok çeşitli etki mekanizmaları: termal, fotokimyasal, tamamen biyofiziksel, kimyasal,
- - Radyasyon dağıtım kolaylığı,
- - steriliteyi sağlayan temassız maruz kalma olasılığı,
- - Radyasyonun termal ve dolayısıyla pıhtılaşma etkisi ile ilişkili kansız operasyonlar gerçekleştirme olasılığı.
Bu nedenle lazer son derece hassas, çok yönlü ve kullanımı kolay bir araç gibi görünmektedir ve gelecekteki tıbbi uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir.
Lazer çalışma prensibi
Herhangi bir lazer yayıcının çalışmasının prensip diyagramı aşağıdaki gibi sunulabilir (Şekil 1).
Pirinç. 1.
Her birinin yapısı, uçlarında biri düşük geçirgenliğe sahip aynaların bulunduğu, çalışma maddesine sahip silindirik bir çubuk içerir. Çalışma maddesinin bulunduğu silindirin hemen yakınında, çubuğa paralel olabilen veya onu kıvrımlı bir şekilde çevreleyebilen bir flaş lambası vardır. Isıtılmış cisimlerde, örneğin bir akkor lambada, maddenin her atomunun kendi yolunda yayıldığı kendiliğinden radyasyonun meydana geldiği ve dolayısıyla birbirlerine göre rastgele yönlendirilmiş ışık dalgalarının akışlarının olduğu bilinmektedir. Bir lazer yayıcı, kendiliğinden emisyondan farklı olan ve uyarılmış bir atomun bir ışık kuantumu tarafından saldırıya uğraması durumunda ortaya çıkan, uyarılmış emisyon olarak adlandırılan emisyonu kullanır. Bu durumda yayılan foton her şeyden önce elektromanyetik özellikler uyarılmış atoma saldıran birincil atomun tamamen aynısı. Sonuç olarak aynı dalga boyuna, frekansa, genliğe, yayılma yönüne ve polarizasyona sahip iki foton ortaya çıkar. Aktif ortamda, foton sayısında çığ benzeri bir artış sürecinin meydana geldiğini, birincil "tohum" fotonun tüm parametrelerde kopyalandığını ve tek yönlü bir ışık akısı oluştuğunu hayal etmek kolaydır. Çalışma maddesi, lazer yayıcıda aktif bir ortam görevi görür ve flaş lambasının enerjisinden dolayı atomlarının uyarılması (lazer pompalama) meydana gelir. Yayılma yönü aynaların düzlemine dik olan, yüzeylerinden yansıyan foton akımları, çalışan maddeden defalarca ileri geri geçerek giderek daha fazla yeni çığ benzeri zincirleme reaksiyonlara neden olur. Aynalardan biri kısmen şeffaf olduğundan ortaya çıkan fotonların bir kısmı görünür bir lazer ışını şeklinde dışarı çıkar.
Bu nedenle, lazer radyasyonunun ayırt edici bir özelliği, ışık akısındaki elektromanyetik dalgaların tek renkliliği, tutarlılığı ve yüksek polarizasyonudur. Monokromatiklik, ağırlıklı olarak bir dalga boyuna sahip bir foton kaynağının spektrumundaki varlığıyla karakterize edilir; tutarlılık, monokromatik ışık dalgalarının zaman ve uzaydaki senkronizasyonudur. Yüksek polarizasyon, ışık ışınına dik bir düzlemde radyasyon vektörünün yönü ve büyüklüğündeki doğal bir değişikliktir. Yani, bir lazer ışık akısı içindeki fotonlar yalnızca sabit dalga boylarına, frekanslara ve genliklere değil, aynı zamanda aynı yayılma ve polarizasyon yönüne de sahiptir. Sıradan ışık rastgele dağılmış heterojen parçacıklardan oluşur. Perspektife koymak gerekirse, bir lazerin yaydığı ışık ile sıradan bir akkor lambanın yaydığı ışık arasındaki fark, diyapazon sesi ile sokağın gürültüsü arasındaki farkla aynıdır.
Diş hekimliğinde lazer uygulamaları
Diş hekimliğinde lazer radyasyonu oldukça büyük bir alanı sıkı bir şekilde işgal etmiştir. Bölümde ortopedik diş hekimliği BSMU, lazerin çene-yüz bölgesinin organları ve dokuları üzerindeki etkisinin hem fizyoterapötik hem de cerrahi yönlerini kapsayan lazer radyasyonu kullanma olanaklarını ve üretim aşamalarında lazerlerin teknolojik kullanımıyla ilgili konuları incelemek için çalışmalar yürütmektedir. protez ve cihazların onarımı ve onarımı.
Işık yüzyıllardır çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılmıştır. Eski Yunanlılar ve Romalılar sıklıkla “güneşi ilaç olarak kullanırlardı”. Ve ışıkla tedavi edilmesi gereken hastalıkların listesi oldukça büyüktü.
Fototerapinin gerçek şafağı 19. yüzyılda geldi; elektrik lambalarının icadıyla yeni olanaklar ortaya çıktı. 19. yüzyılın sonlarında hastayı kırmızı ışık yayan özel bir odaya yerleştirerek çiçek ve kızamık hastalığını kırmızı ışıkla tedavi etmeye çalıştılar. Ayrıca çeşitli “renk banyoları” (yani farklı renkteki ışık) akıl hastalıklarını tedavi etmek için başarıyla kullanılmıştır. Üstelik yirminci yüzyılın başlarında fototerapi alanında lider konum Rus İmparatorluğu tarafından işgal edilmişti.
Altmışlı yılların başında ilk lazer tıbbi cihazları ortaya çıktı. Günümüzde hemen hemen her hastalıkta lazer teknolojileri kullanılmaktadır.
1. Lazer teknolojisinin tıpta kullanımının fiziksel temeli
1.1 Lazer çalışma prensibi
Lazerler, varlığı 1916'da A. Einstein tarafından öne sürülen uyarılmış emisyon olgusuna dayanmaktadır. Ayrık enerji seviyelerine sahip kuantum sistemlerinde, enerji durumları arasında üç tür geçiş vardır: indüklenmiş geçişler, kendiliğinden geçişler ve ışınımsız geçişler gevşeme geçişleri. Uyarılmış emisyonun özellikleri, radyasyonun tutarlılığını ve kuantum elektroniğindeki kazancı belirler. Kendiliğinden emisyon, gürültünün varlığına neden olur, titreşimlerin yükseltilmesi ve uyarılması sürecinde bir tohum itici gücü görevi görür ve ışınımsal olmayan gevşeme geçişleriyle birlikte, termodinamik olarak dengesiz bir yayılma durumunun elde edilmesinde ve sürdürülmesinde önemli bir rol oynar.
İndüklenmiş geçişler sırasında, bir kuantum sistemi, hem elektromanyetik alanın enerjisini emerek (düşük enerji seviyesinden üst enerji seviyesine geçiş) hem de elektromanyetik enerji yayarak (üst seviyeden enerji seviyesine geçiş) bir enerji durumundan diğerine aktarılabilir. daha düşük olanı).
Işık, elektromanyetik dalga şeklinde yayılırken, emisyon ve absorpsiyon sırasındaki enerji ışık kuantumunda yoğunlaşırken, elektromanyetik radyasyonun madde ile etkileşimi sırasında, Einstein'ın 1917'de absorpsiyonla birlikte gösterdiği gibi, kendiliğinden emisyon Lazerlerin geliştirilmesinin temelini oluşturan uyarılmış emisyon meydana gelir.
Elektromanyetik dalgaların uyarılmış emisyonu veya santimetre dalga aralığında elektromanyetik radyasyonun kendinden heyecanlı salınımlarının başlatılması nedeniyle güçlendirilmesi ve böylece adı verilen bir cihazın oluşturulması usta(uyarılmış radyasyon emisyonu yoluyla mikrodalga amplifikasyonu), 1954'te hayata geçirildi. Bu amplifikasyon ilkesini önemli ölçüde daha kısa ışık dalgalarına genişletme önerisini (1958) takiben, ilk lazer(uyarılmış radyasyon emisyonu yoluyla ışığın amplifikasyonu).
Lazer, radyo mühendisliği ve mikrodalga teknolojisinden ve ayrıca spektrumun kısa dalga, özellikle kızılötesi ve görünür bölgelerinden bildiğimiz, tutarlı elektromanyetik radyasyonun üretilebildiği bir ışık kaynağıdır.
1.2 Lazer türleri
Mevcut türler Lazerler çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir. Öncelikle aktif ortamın toplanma durumuna göre: gaz, sıvı, katı. Bu büyük sınıfların her biri daha küçük sınıflara bölünmüştür: aktif ortamın karakteristik özelliklerine, pompalama tipine, inversiyon oluşturma yöntemine vb. göre. Örneğin, katı hal lazerleri arasında, enjeksiyon pompalamanın en yaygın şekilde kullanıldığı geniş bir yarı iletken lazer sınıfı oldukça açık bir şekilde ayırt edilir. Gaz lazerleri atomik, iyon ve moleküler lazerleri içerir. Diğer tüm lazerler arasında özel bir yer, çalışması boşluktaki göreli yüklü parçacıklar tarafından ışık üretiminin klasik etkisine dayanan serbest elektron lazeri tarafından işgal edilmektedir.
1.3 Lazer radyasyonunun özellikleri
Lazer radyasyonu, geleneksel ışık kaynaklarından gelen radyasyondan aşağıdaki özelliklerle farklılık gösterir:
Yüksek spektral enerji yoğunluğu;
Tek renkli;
Yüksek zamansal ve mekansal tutarlılık;
Sabit modda lazer radyasyon yoğunluğunun yüksek stabilitesi;
Çok kısa ışık darbeleri üretme yeteneği.
Lazer radyasyonunun bu özel özellikleri, ona çok çeşitli uygulamalar sağlar. Temel olarak, geleneksel ışık kaynaklarından temel olarak farklı olan uyarılmış emisyon nedeniyle radyasyon üretme süreciyle belirlenirler.
Bir lazerin temel özellikleri şunlardır: sürekli veya darbeli olabilen dalga boyu, güç ve çalışma modu.
Lazerler tıbbi uygulamalarda ve öncelikle cerrahi, onkoloji, oftalmoloji, dermatoloji, diş hekimliği ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Lazer radyasyonunun biyolojik bir nesneyle etkileşiminin mekanizması henüz tam olarak araştırılmamıştır, ancak doku hücreleriyle termal etkilerin veya rezonans etkileşimlerinin meydana geldiği not edilebilir.
Lazer tedavisi güvenlidir ve ilaçlara alerjisi olan kişiler için çok önemlidir.
2. Lazer radyasyonunun biyolojik dokularla etkileşim mekanizması
2.1 Etkileşim türleri
Ameliyat için lazer radyasyonunun önemli bir özelliği, kanla doymuş (vaskülarize) biyolojik dokuyu pıhtılaştırma yeteneğidir.
Çoğunlukla, pıhtılaşma lazer radyasyonunun kan tarafından emilmesi, kaynama noktasına kadar kuvvetli ısınması ve kan pıhtılarının oluşması nedeniyle oluşur. Dolayısıyla pıhtılaşma sırasında emici hedef hemoglobin veya kanın su bileşeni olabilir. Bu, turuncu-yeşil spektrumdaki lazerlerden (KTP lazer, bakır buharı) ve kızılötesi lazerlerden (neodimyum, holmiyum, camda erbiyum, CO2 lazer) gelen radyasyonun biyolojik dokuyu etkili bir şekilde pıhtılaştıracağı anlamına gelir.
Bununla birlikte, örneğin 2,94 mikron dalga boyuna sahip bir erbiyum garnet lazeri gibi biyolojik dokuda çok yüksek emilim ile, lazer radyasyonu 5 - 10 mikron derinlikte emilir ve hedefe - kılcal damara bile ulaşamayabilir.
Cerrahi lazerler ikiye ayrılır büyük gruplar: ablatif(Latince ablatio'dan - “götürmek”; tıpta - cerrahi müdahale, amputasyon) ve ablatif olmayan lazerler. Ablatif lazerler neştere daha yakındır. Ayırma dışı lazerler farklı bir prensiple çalışır: örneğin bir siğil, papillom veya hemanjiyom gibi bir nesneyi böyle bir lazerle tedavi ettikten sonra, bu nesne yerinde kalır, ancak bir süre sonra içinde bir dizi biyolojik etki meydana gelir ve ölür. Pratikte şuna benziyor: neoplazm mumyalanıyor, kuruyor ve düşüyor.
Cerrahide sürekli CO2 lazerler kullanılmaktadır. Prensip termal etkilere dayanmaktadır. Lazer cerrahisinin avantajları temassız olması, hemen hemen kansız olması, steril olması, lokal olması ve diseke edilen dokunun düzgün bir şekilde iyileşmesini ve dolayısıyla iyi kozmetik sonuçları sağlamasıdır.
Onkolojide lazer ışınının tümör hücreleri üzerinde yıkıcı etkisi olduğu fark edildi. İmha mekanizması, yüzey ile yüzey arasında bir sıcaklık farkının ortaya çıkmasının bir sonucu olarak termal etkiye dayanmaktadır. iç parçalar Nesne, güçlü dinamik etkilere ve tümör hücrelerinin yok edilmesine yol açar.
Günümüzde fotodinamik terapi gibi bir yön de oldukça umut vericidir. Bu yöntemin klinik uygulamasına ilişkin birçok makale yayınlanmaktadır. Özü, hastanın vücuduna özel bir maddenin sokulmasıdır - ışığa duyarlılaştırıcı. Bu madde kanserli bir tümör tarafından seçici olarak biriktirilir. Tümörü özel bir lazerle ışınladıktan sonra, kanser hücrelerini öldüren oksijeni serbest bırakan bir dizi fotokimyasal reaksiyon meydana gelir.
Vücudu lazer radyasyonu ile etkilemenin yollarından biri intravenöz lazer kan ışınlaması(ILBI) halihazırda kardiyoloji, göğüs hastalıkları, endokrinoloji, gastroenteroloji, jinekoloji, üroloji, anesteziyoloji, dermatoloji ve tıbbın diğer alanlarında başarıyla kullanılmaktadır. Konunun derinlemesine bilimsel olarak incelenmesi ve sonuçların öngörülebilirliği, ILBI'nin hem bağımsız olarak hem de diğer tedavi yöntemleriyle birlikte kullanılmasına katkıda bulunur.
ILBI için genellikle spektrumun kırmızı bölgesindeki lazer radyasyonu kullanılır
(0,63 mikron) 1,5-2 mW gücünde. Tedavi günlük veya günaşırı yapılır; kurs başına 3 ila 10 seans. Çoğu hastalığın maruz kalma süresi yetişkinler için seans başına 15-20 dakika, çocuklar için ise 5-7 dakikadır. İntravenöz lazer tedavisi hemen hemen her hastane veya klinikte yapılabilir. Ayakta lazer tedavisinin avantajı, hastaneden edinilen bir enfeksiyona yakalanma olasılığını azaltmasıdır; iyi bir psiko-duygusal arka plan oluşturarak hastanın prosedürlere girerken ve tam tedavi alırken uzun süre işlevsel kalmasını sağlar.
Oftalmolojide lazerlerden hem tedavi hem de teşhis amacıyla yararlanılmaktadır. Lazer kullanılarak gözün retinası kaynaklanır ve oküler koroidin damarları kaynaklanır. Spektrumun mavi-yeşil bölgesinde yayılan argon lazerleri, glokom tedavisinde mikrocerrahide kullanılır. Excimer lazerler uzun zamandır görme düzeltmesinde başarıyla kullanılmaktadır.
Dermatolojide birçok ciddi ve kronik cilt hastalığı lazer ışınımıyla tedavi edilmekte, dövmeler de silinmektedir. Lazerle ışınlandığında rejeneratif süreç aktive olur ve hücresel elementlerin değişimi aktive olur.
Kozmetolojide lazer kullanmanın temel prensibi, ışığın yalnızca onu emen nesneyi veya maddeyi etkilemesidir. Ciltte ışık özel maddeler - kromoforlar tarafından emilir. Her kromofor belirli bir dalga boyu aralığını emer; örneğin turuncu ve yeşil spektrum için kan hemoglobini, kırmızı spektrum için saç melanini ve kızılötesi spektrum için hücresel sudur.
Radyasyon emildiğinde, lazer ışınının enerjisi, kromoforun bulunduğu cilt bölgesinde ısıya dönüştürülür. Yeterli lazer ışını gücü ile bu, hedefin termal olarak tahrip olmasına yol açar. Böylece lazer yardımıyla örneğin kıl köklerini, pigment lekelerini ve diğer cilt kusurlarını seçici olarak hedeflemek mümkündür.
Bununla birlikte, ısı transferi nedeniyle, az miktarda ışık soğuran kromofor içerseler bile komşu alanlar da ısınır. Isı emilimi ve transferi süreçleri hedefin fiziksel özelliklerine, derinliğine ve boyutuna bağlıdır. Bu nedenle, lazer kozmetolojisinde sadece dalga boyunu değil aynı zamanda lazer darbelerinin enerjisini ve süresini de dikkatli bir şekilde seçmek önemlidir.
Diş hekimliğinde lazer radyasyonu periodontal hastalıklar ve oral mukoza hastalıkları için en etkili fizyoterapötik tedavidir.
Akupunktur yerine lazer ışını kullanılır. Lazer ışını kullanmanın avantajı, biyolojik bir nesneyle temasın olmaması ve dolayısıyla işlemin steril ve ağrısız olması ve büyük verimlilik sağlamasıdır.
Lazer cerrahisine yönelik ışık kılavuzu aletleri ve kateterler, üroloji, jinekoloji, gastroenteroloji, genel cerrahi, artroskopi ve dermatolojideki açık, endoskopik ve laparoskopik operasyonlar sırasında ameliyat bölgesine güçlü lazer radyasyonu iletmek üzere tasarlanmıştır. Biyolojik dokuyla temas halinde veya temassız kullanım modunda (lifin ucu biyolojik dokudan çıkarıldığında) cerrahi operasyonlar sırasında dokuların kesilmesine, eksizyonuna, ablasyonuna, buharlaştırılmasına ve pıhtılaşmasına olanak tanır. Radyasyon fiberin ucundan ya da fiberin yan yüzeyindeki bir pencereden verilebilir. Hem hava (gaz) hem de su (sıvı) ortamlarda kullanılabilir. Özel sipariş üzerine, kullanım kolaylığı için kateterler, kolayca çıkarılabilen bir tutacakla (ışık kılavuzu tutucusu) donatılır.
Teşhiste lazerler, çeşitli homojensizlikleri (tümörler, hematomlar) tespit etmek ve canlı bir organizmanın parametrelerini ölçmek için kullanılır. Tanısal operasyonların temelleri, bir lazer ışınının hastanın vücudundan (veya organlarından birinden) geçmesine dayanır ve iletilen veya yansıyan radyasyonun spektrumu veya genliğine dayanarak tanı konur. Onkolojide kanserli tümörleri, travmatolojide hematomları tespit etmenin yanı sıra kan parametrelerini (tansiyondan şekere ve oksijen içeriğine kadar hemen hemen her türlü) ölçmek için bilinen yöntemler vardır.
2.2 Farklı radyasyon parametrelerinde lazer etkileşiminin özellikleri
Cerrahi amaçlar için, lazer ışınının biyolojik dokuyu 50 - 70 ° C'nin üzerine ısıtacak kadar güçlü olması gerekir, bu da onun pıhtılaşmasına, kesilmesine veya buharlaşmasına yol açar. Bu nedenle, lazer cerrahisinde, belirli bir cihazdan gelen lazer radyasyonunun gücünden bahsederken, birimleri, onlarca ve yüzlerce watt'ı gösteren sayılar kullanılır.
Cerrahi lazerler aktif ortamın türüne bağlı olarak sürekli veya darbelidir. Geleneksel olarak güç düzeyine göre üç gruba ayrılabilirler.
1. Pıhtılaşma: 1 - 5 W.
2. Buharlaşma ve sığ kesme: 5 - 20 W.
3. Derin kesme: 20 - 100 W.
Her lazer türü öncelikle radyasyonun dalga boyu ile karakterize edilir. Dalga boyu, lazer radyasyonunun biyolojik doku tarafından absorbe edilme derecesini ve dolayısıyla penetrasyon derinliğini ve hem cerrahi alanın hem de çevre dokunun ısınma derecesini belirler.
Suyun hemen hemen tüm biyolojik doku türlerinde bulunduğunu göz önünde bulundurursak, ameliyat için radyasyonunun suda absorbsiyon katsayısı 10 cm-1'den fazla olan veya aynı olan bir lazer türünün kullanılmasının tercih edilebileceğini söyleyebiliriz. nüfuz derinliği 1 mm'yi aşmayan.
Cerrahi lazerlerin diğer önemli özellikleri,
Tıpta kullanımlarının belirlenmesi:
radyasyon gücü;
sürekli veya darbeli çalışma modu;
kanla doymuş biyolojik dokuyu pıhtılaştırma yeteneği;
fiber optik yoluyla radyasyonun iletilmesi olasılığı.
Biyolojik doku lazer radyasyonuna maruz kaldığında önce ısınır, sonra buharlaşır. Biyolojik dokuyu etkili bir şekilde kesmek için, bir yandan kesilen bölgede hızlı buharlaşmaya, diğer yandan da çevre dokuların minimum düzeyde ısınmasına ihtiyacınız vardır.
Aynı ortalama radyasyon gücünde, kısa bir darbe, dokuyu sürekli radyasyona göre daha hızlı ısıtır ve ısının çevredeki dokuya yayılması minimum düzeydedir. Ancak darbelerin tekrarlama oranı düşükse (5 Hz'den az), o zaman sürekli bir kesim yapmak zordur; Bu nedenle, lazer tercihen 10 Hz'den daha büyük bir darbe tekrarlama oranına sahip bir darbeli çalışma moduna sahip olmalı ve yüksek tepe gücü elde etmek için darbe süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır.
Pratikte ameliyat için optimal güç çıkışı, lazer dalga boyuna ve uygulamaya bağlı olarak 15 ila 60 W arasında değişir.
3. Tıp ve biyolojide gelecek vaat eden lazer yöntemleri
Lazer tıbbının gelişimi üç ana dalı takip eder: lazer cerrahisi, lazer tedavisi ve lazer teşhisi. Lazer ışınının benzersiz özellikleri, daha önce imkansız olan operasyonların yeni, etkili ve minimal invaziv yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmesini mümkün kılar.
Fizik tedavi de dahil olmak üzere ilaç dışı tedavilere olan ilgi giderek artıyor. Çoğu zaman, bir değil birden fazla fiziksel işlemin yapılmasının gerekli olduğu durumlar ortaya çıkar ve daha sonra hastanın bir kabinden diğerine taşınması, birkaç kez giyinip soyunması gerekir, bu da ek sorunlar ve zaman kaybı yaratır.
Tedavi yöntemlerinin çeşitliliği, farklı radyasyon parametrelerine sahip lazerlerin kullanılmasını gerektirir. Bu amaçlar için, bir veya daha fazla lazer içeren ve elektronik cihaz ana üniteden gelen kontrol sinyallerini lazerle eşleştirme.
Yayıcı kafalar evrensel olanlara bölünmüştür ve hem harici olarak (ayna ve manyetik ataşmanlar kullanılarak) hem de özel optik ataşmanlar kullanılarak boşluk içinde kullanılmalarına olanak tanır; geniş bir radyasyon alanına sahip olan ve yüzeysel olarak uygulanan matrislerin yanı sıra özel olanlar. Çeşitli optik ataşmanlar radyasyonun istenen maruz kalma alanına iletilmesine olanak tanır.
Blok ilkesi, farklı spektral, uzaysal ve zamansal özelliklere sahip çok çeşitli lazer ve LED kafalarının kullanılmasına olanak tanır. enerji özellikleri bu da kaliteyi yükseltir yeni seviyeÇeşitli lazer terapi tekniklerinin kombine uygulanması nedeniyle tedavi etkinliği. Tedavinin etkinliği öncelikle belirlenir etkili yöntemler ve bunların uygulanmasını sağlayan ekipmanlar. Modern teknikler, geniş bir aralıkta çeşitli maruz kalma parametrelerini (radyasyon modu, dalga boyu, güç) seçme yeteneğini gerektirir. Lazer terapi cihazı (ALT) bu parametreleri, bunların güvenilir kontrolünü ve gösterimini sağlamalı ve aynı zamanda çalıştırılması basit ve kullanışlı olmalıdır.
4. Tıp teknolojisinde kullanılan lazerler
4.1 CO2 lazerleri
CO2 lazer yani Aktif ortamın yayan bileşeni karbondioksit CO2 olan bir lazer, mevcut lazer çeşitleri arasında özel bir yere sahiptir. Bu benzersiz lazer, öncelikle hem yüksek enerji çıkışı hem de yüksek verim ile karakterize edilmesiyle öne çıkıyor. Sürekli modda, muazzam güçler elde edildi - birkaç on kilowatt darbeli güç birkaç gigawatt seviyesine ulaştı, darbe enerjisi kilojoule cinsinden ölçüldü. CO2 lazerin verimliliği (yaklaşık %30) tüm lazerlerin verimliliğini aşmaktadır. Darbe periyodik modunda tekrarlama oranı birkaç kilohertz olabilir. CO2 lazer radyasyonunun dalga boyları 9-10 mikron (IR aralığı) aralığındadır ve atmosferik şeffaflık penceresi dahilindedir. Bu nedenle CO2 lazer radyasyonu maddeye yoğun maruz kalma için uygundur. Ayrıca CO2 lazer radyasyonunun dalga boyu aralığı birçok molekülün rezonans soğurma frekanslarını da içerir.
Şekil 1, CO2 molekülünün titreşim modunun sembolik bir temsiliyle birlikte temel elektronik durumunun daha düşük titreşim seviyelerini göstermektedir.
Şekil 20 - CO2 molekülünün daha düşük seviyeleri
CO2 lazerin lazer pompalama döngüsü yatan hasta koşulları buna benziyor. Işıma deşarjlı plazma elektronları, uyarma enerjisini uzun bir ömre sahip olan ve üst lazer seviyesi olan CO2 moleküllerinin asimetrik gerilme titreşimine aktaran nitrojen moleküllerini uyarır. Alt lazer seviyesi genellikle simetrik esneme titreşiminin ilk uyarılan seviyesidir; bu seviye, Fermi rezonansı ile bükülme titreşimine güçlü bir şekilde bağlanır ve bu nedenle helyum ile çarpışmalarda bu titreşimle birlikte hızla gevşer. Alt lazer seviyesinin deformasyon modunun ikinci uyarılmış seviyesi olduğu durumda da aynı gevşeme kanalının etkili olduğu açıktır. Dolayısıyla CO2 lazeri, karbondioksit, nitrojen ve helyum karışımı kullanan, CO2'nin radyasyon sağladığı, N2'nin üst seviyeyi pompaladığı ve He'nin alt seviyeyi tükettiği bir lazerdir.
Orta güçte (onlarca - yüzlerce watt) CO2 lazerleri, uzunlamasına boşaltma ve uzunlamasına gaz pompalama özelliğine sahip nispeten uzun tüpler şeklinde ayrı ayrı tasarlanmıştır. Böyle bir lazerin tipik tasarımı Şekil 2'de gösterilmektedir. Burada 1 - deşarj tüpü, 2 - halka elektrotlar, 3 - ortamın yavaş yenilenmesi, 4 - deşarj plazması, 5 - harici tüp, 6 - akan suyun soğutulması, 7, 8 - rezonatör.
Şekil 20 - Difüzyon soğutmalı CO2 lazerinin şeması
Boyuna pompalama, deşarjdaki gaz karışımının ayrışma ürünlerini gidermeye yarar. Bu tür sistemlerde çalışma gazının soğutulması, boşaltma borusunun dışarıdan soğutulan duvarı üzerine difüzyon nedeniyle meydana gelir. Duvar malzemesinin ısıl iletkenliği çok önemlidir. Bu açıdan korundum (Al2O3) veya berilyum (BeO) seramiklerinden yapılmış boruların kullanılması tavsiye edilir.
Elektrotlar, radyasyona giden yolu engellememek için halka şeklinde yapılmıştır. Joule ısısı, termal iletim yoluyla tüpün duvarlarına taşınır, yani. Difüzyon soğutma kullanılır. Katı bir ayna metalden, yarı saydam olan ise NaCl, KCl, ZnSe, AsGa'dan yapılmıştır.
Difüzyon soğutmanın bir alternatifi konveksiyon soğutmadır. Çalışma gazı, boşaltma bölgesinden yüksek hızda üflenir ve boşaltma yoluyla Joule ısısı uzaklaştırılır. Hızlı pompalamanın kullanılması, enerji salınımının ve enerji uzaklaştırma yoğunluklarının arttırılmasını mümkün kılar.
CO2 lazer tıpta neredeyse yalnızca tüm cerrahi operasyonlarda kesme ve buharlaştırma için “optik neşter” olarak kullanılır. Odaklanmış bir lazer ışınının kesme etkisi, malzemenin yapısının tahrip olmasına bağlı olarak odaklama alanındaki hücre içi ve hücre dışı suyun patlayıcı buharlaşmasına dayanır. Dokunun tahribatı yara kenarlarının karakteristik şekline yol açar. Dar bir şekilde sınırlı bir etkileşim bölgesinde, 100 °C'lik sıcaklık yalnızca dehidrasyon (buharlaşmalı soğutma) sağlandığında aşılır. Sıcaklığın daha da artması, dokunun kömürleşmesi veya buharlaşması yoluyla malzemenin uzaklaştırılmasına neden olur. Doğrudan kenar bölgelerde, genel olarak zayıf ısı iletkenliği nedeniyle, 30-40 mikron kalınlığında ince bir nekrotik kalınlaşma oluşur. 300-600 mikron mesafede artık doku hasarı oluşmaz. Pıhtılaşma bölgesinde çapı 0,5-1 mm'ye kadar olan kan damarları kendiliğinden kapanır.
CO2 lazerlerine dayanan cerrahi cihazlar şu anda oldukça geniş bir yelpazede sunulmaktadır. Çoğu durumda lazer ışınının yönlendirilmesi, cerrahın ameliyat edilen alanda manipüle ettiği, yerleşik odaklama optiklerine sahip bir aletle biten, mafsallı aynalardan (manipülatör) oluşan bir sistem kullanılarak gerçekleştirilir.
4.2 Helyum-neon lazerler
İÇİNDE helyum-neon lazerÇalışma maddesi nötr neon atomlarıdır. Uyarma elektrik deşarjı ile gerçekleştirilir. Saf neonda sürekli modda bir ters çevirme oluşturmak zordur. Çoğu durumda oldukça genel olan bu zorluk, deşarja ilave bir gazın (uyarma enerjisi donörü olarak görev yapan helyum) eklenmesiyle aşılır. Helyumun ilk iki uyarılmış yarı kararlı seviyesinin enerjileri (Şekil 3), neonun 3'lü ve 2'li seviyelerinin enerjileriyle oldukça doğru bir şekilde örtüşür. Bu nedenle, şemaya göre rezonans uyarım aktarımının koşulları iyi bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
Şekil 20 - He-Ne lazer seviye diyagramı
Doğru seçilmiş neon ve helyum basınçlarında koşulun karşılanması
Saf neon durumunda olduğundan önemli ölçüde daha yüksek olan 3'lü ve 2'li neon seviyelerinin birinden veya her ikisinden oluşan bir popülasyon elde etmek ve bir popülasyonun tersine çevrilmesi elde etmek mümkündür.
Düşük lazer seviyelerinin tükenmesi, gaz boşaltma tüpünün duvarlarıyla çarpışmalar da dahil olmak üzere çarpışma süreçlerinde meydana gelir.
Helyum (ve neon) atomlarının uyarılması, düşük akımlı bir ışıltılı deşarjda meydana gelir (Şekil 4). Nötr atomlar veya moleküller üzerindeki sürekli dalga lazerlerinde, aktif ortamı oluşturmak için çoğunlukla bir ışıltılı deşarjın pozitif sütununun zayıf iyonize plazması kullanılır. Işıma deşarjının akım yoğunluğu 100-200 mA/cm2'dir. Boyuna elektrik alanının kuvveti, deşarj aralığının tek bir bölümünde görünen elektron ve iyonların sayısının, gaz deşarj tüpünün duvarlarına difüzyonu sırasında yüklü parçacıkların kaybını telafi edecek şekildedir. Daha sonra deşarjın pozitif sütunu sabit ve homojendir. Elektron sıcaklığı, gaz basıncının ve tüpün iç çapının çarpımı ile belirlenir. Düşük sıcaklıklarda elektron sıcaklığı yüksek, yüksek sıcaklıklarda ise düşüktür. Değerin sabitliği, deşarjların benzerliğine ilişkin koşulları belirler. Elektron sayısının sabit yoğunluğunda, ürün sabitse, deşarjların koşulları ve parametreleri değişmeden kalacaktır. Pozitif sütunun zayıf iyonize plazmasındaki elektron sayısının yoğunluğu, akım yoğunluğuyla orantılıdır.
Bir helyum-neon lazeri için, optimum değerler ve gaz karışımının kısmi bileşimi, farklı spektral lazer bölgeleri için biraz farklıdır.
0,63 μm bölgesinde, serideki çizgilerin en yoğun olanı olan çizgi (0,63282 μm), optimal Tor mm'ye karşılık gelir.
Şekil 20 - He-Ne lazerin tasarım diyagramı
Karakteristik değerler Helyum-neon lazerlerin radyasyon gücü, 0,63 ve 1,15 mikron bölgelerinde onlarca miliwatt, 3,39 mikron bölgesinde ise yüzlerce miliwatt olarak değerlendirilmelidir. Lazerlerin hizmet ömrü, deşarjdaki işlemlerle sınırlıdır ve yıl olarak hesaplanır. Zamanla deşarjdaki gaz bileşimi değişir. Duvarlarda ve elektrotlarda atomların soğurulması nedeniyle bir "sertleşme" süreci meydana gelir, basınç düşer ve He ve Ne'nin kısmi basınçlarının oranı değişir.
Helyum-neon lazer tasarımının en büyük kısa vadeli kararlılığı, basitliği ve güvenilirliği, boşaltma tüpünün içine boşluklu aynalar yerleştirilerek elde edilir. Ancak bu düzenlemeyle aynalar, deşarj plazmasının yüklü parçacıklarının bombardımanı nedeniyle nispeten hızlı bir şekilde bozulur. Bu nedenle, en yaygın kullanılan tasarım, gaz deşarj tüpünün rezonatörün içine yerleştirildiği (Şekil 5) ve uçlarının optik eksene Brewster açısında konumlandırılan pencerelerle donatıldığı, böylece radyasyonun doğrusal polarizasyonunun sağlandığı tasarımdır. Bu düzenlemenin bir takım avantajları vardır - rezonatör aynalarının ayarlanması basitleştirilmiştir, gaz deşarj tüpünün ve aynaların servis ömrü arttırılmıştır, bunların değiştirilmesi daha kolaydır, rezonatörü kontrol etmek ve dağıtıcı bir rezonatör kullanmak mümkün hale gelir, mod ayrılık vb.
Şekil 20 - He-Ne lazer boşluğu
Ayarlanabilir bir helyum-neon lazerde lazer bantları arasında geçiş (Şekil 6) genellikle bir prizmanın eklenmesiyle gerçekleştirilir ve lazer çizgisine ince ayar yapmak için genellikle bir kırınım ızgarası kullanılır.
Şekil 20 - Leathrow prizmasının kullanılması
4.3 YAG lazerler
Üç değerlikli neodimyum iyonu birçok matrisi kolaylıkla aktive eder. Bunlardan en umut verici olanı kristallerdi itriyum alüminyum garnet Y3Al5O12 (YAG) ve cam. Pompalama, Nd3+ iyonlarını temel durum 4I9/2'den nispeten birkaç taneye aktarır dar çizgiler, üst düzey rolünü oynuyor. Bu bantlar bir dizi örtüşen uyarılmış durumdan oluşur ve konumları ve genişlikleri matristen matrise biraz değişir. Pompa bantlarından, uyarılma enerjisinin yarı kararlı seviye 4F3/2'ye hızlı bir aktarımı vardır (Şekil 7).
Şekil 20 - Üç değerlikli nadir toprak iyonlarının enerji seviyeleri
Absorbsiyon bantları 4F3/2 seviyesine ne kadar yakınsa lazer verimliliği de o kadar yüksek olur. YAG kristallerinin avantajı yoğun kırmızı soğurma çizgisinin varlığıdır.
Kristal büyütme teknolojisi, YAG ve bir katkı maddesinin yaklaşık 2000 °C sıcaklıkta bir iridyum potada eritildiği ve ardından eriyiğin bir kısmının bir tohum kullanılarak potadan ayrıldığı Czochralski yöntemine dayanmaktadır. Tohumun sıcaklığı eriyiğin sıcaklığından biraz daha düşüktür ve dışarı çekildiğinde eriyik yavaş yavaş tohumun yüzeyinde kristalleşir. Kristalize eriyiğin kristalografik yönelimi, tohumun yönelimini yeniden üretir. Kristal, küçük bir oksijen ilavesiyle (%1-2) normal basınçta inert bir ortamda (argon veya nitrojen) büyütülür. Kristal istenilen uzunluğa ulaştığında, termal stres nedeniyle tahribatı önlemek için yavaşça soğutulur. Büyüme süreci 4 ila 6 hafta sürer ve bilgisayar kontrollüdür.
Neodimyum lazerler, femtosaniyelere ulaşan sürelerle sürekliden temel olarak darbeliye kadar çok çeşitli lazer modlarında çalışır. İkincisi, lazer gözlüklerin özelliği olan geniş kazanç hattında modun kilitlenmesiyle elde edilir.
Neodimyumun yanı sıra yakut lazerleri oluştururken, kuantum elektroniği tarafından geliştirilen lazer radyasyonunun parametrelerini kontrol etmek için tüm karakteristik yöntemler uygulandı. Pompa darbesinin neredeyse tüm ömrü boyunca devam eden sözde serbest üretime ek olarak, anahtarlamalı (anahtarlamalı) Q faktörü ve modların senkronizasyonu (kendi kendine senkronizasyonu) modları yaygınlaşmıştır.
Serbest üretim modunda, radyasyon darbelerinin süresi 0,1...10 ms'dir, elektro-optik cihazların Q-anahtarlaması için kullanıldığında güç amplifikasyon devrelerindeki radyasyon enerjisi yaklaşık 10 ps'dir. Kalıcı darbelerin daha da kısaltılması, hem Q-anahtarlama (0,1...10 ps) hem de mod kilitleme (1...10 ps) için ağartılabilir filtreler kullanılarak elde edilir.
Biyolojik doku Nd-YAG lazerden gelen yoğun radyasyona maruz kaldığında yeterince derin nekroz (pıhtılaşma odağı) oluşur. Doku çıkarmanın etkisi ve dolayısıyla kesme etkisi, CO2 lazerin etkisine kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir. Bu nedenle, Nd-YAG lazer cerrahinin neredeyse tüm alanlarında öncelikle kanamanın pıhtılaşması ve patolojik olarak değiştirilmiş doku alanlarının nekrotize edilmesi için kullanılır. Radyasyonun esnek optik kablolar aracılığıyla iletilmesi de mümkün olduğundan, Nd-YAG lazerlerin vücut boşluklarında kullanılmasına yönelik umutlar açılıyor.
4.4 Yarı iletken lazerler
Yarı iletken lazerler UV, görünür veya IR aralıklarında (0,32...32 µm) tutarlı radyasyon yayar; Aktif ortam olarak yarı iletken kristaller kullanılır.
Şu anda lazerlere uygun 40'ın üzerinde farklı yarı iletken malzeme bilinmektedir. Aktif ortamın pompalanması, uygulanan bir harici voltajdan (yük taşıyıcıların enjeksiyonu, 0,57... 32 µm).
Enjeksiyon lazerleri diğer tüm lazer türlerinden aşağıdaki özelliklerle farklılık gösterir:
Yüksek güç verimliliği (%10'un üzerinde);
Uyarma basitliği (hem sürekli hem de darbeli çalışma modlarında elektrik enerjisinin tutarlı radyasyona doğrudan dönüştürülmesi);
1010 Hz'e kadar elektrik akımıyla doğrudan modülasyon imkanı;
Son derece küçük boyutlar (uzunluk 0,5 mm'den az; genişlik 0,4 mm'den fazla değil; yükseklik 0,1 mm'den fazla değil);
Düşük pompa voltajı;
Mekanik güvenilirlik;
Uzun servis ömrü (107 saate kadar).
4.5 Excimer lazerler
Excimer lazerler, temsil eden yeni sınıf Lazer sistemleri kuantum elektroniği için UV aralığını açar. Excimer lazerlerin çalışma prensibini ksenon (nm) lazer örneğini kullanarak açıklamak uygundur. Xe2 molekülünün temel durumu kararsızdır. Uyarılmamış bir gaz esas olarak atomlardan oluşur. Üst lazer durumunun popülasyonu, yani. Bir molekülün uyarılmış stabilitesinin yaratılması, karmaşık bir çarpışma süreçleri dizisindeki hızlı elektron ışınının etkisi altında gerçekleşir. Bu işlemler arasında ksenonun elektronlar tarafından iyonizasyonu ve uyarılması önemli bir rol oynamaktadır.
Soy gaz halojenürlerin (asil gaz monohalojenürler) eksimerleri büyük ilgi görmektedir, çünkü soy gaz dimerlerinin aksine, karşılık gelen lazerler yalnızca elektron ışınıyla değil, aynı zamanda gaz deşarj uyarımı ile de çalışır. Bu eksimerlerdeki lazer geçişlerinin üst terimlerinin oluşum mekanizması büyük ölçüde belirsizdir. Niteliksel değerlendirmeler, soy gaz dimerleri ile karşılaştırıldığında bunların oluşumunun daha kolay olduğunu göstermektedir. Alkali madde ve halojen atomlarından oluşan uyarılmış moleküller arasında derin bir benzerlik vardır. Uyarılmış elektronik durumdaki bir inert gaz atomu, bir alkali metal ve halojen atomuna benzer. Uyarılmış elektronik durumdaki bir inert gaz atomu, periyodik tabloda kendisini takip eden alkali metal atomuna benzer. Uyarılmış elektronun bağlanma enerjisi düşük olduğundan bu atom kolayca iyonize olur. Halojen elektronunun yüksek ilgisi nedeniyle, bu elektron kolayca ayrılır ve karşılık gelen atomlar çarpıştığında, atomları birleştiren yeni bir yörüngeye isteyerek atlar ve böylece zıpkın reaksiyonu adı verilen reaksiyonu gerçekleştirir.
En yaygın aşağıdaki türler excimer lazerler: Ar2 (126,5 nm), Kr2 (145,4 nm), Xe2 (172,5 nm), ArF (192 nm), KrCl (222,0 nm), KrF (249,0 nm), XeCl (308,0 nm), XeF (352,0 nm) .
4.6 Boya lazerleri
Ayırt edici özellik boya lazerler yakın IR'den yakın UV'ye kadar geniş bir dalga boyu aralığında çalışabilme, lazer dalga boyunun 1-1,5 MHz'e ulaşan monokromatiklik ile birkaç on nanometre genişliğinde düzgün bir şekilde ayarlanması yeteneğidir. Boya lazerleri sürekli, darbeli ve darbeli periyodik modlarda çalışır. Radyasyon darbelerinin enerjisi yüzlerce joule'e ulaşır, sürekli üretim gücü onlarca watt'a ulaşır, tekrarlama oranı yüzlerce hertzdir ve verimlilik yüzde onlarcadır (lazer pompalamayla). Darbeli modda üretim süresi, pompa darbelerinin süresine göre belirlenir. Mod kilitleme modunda pikosaniye ve pikosaniye altı süre aralıklarına ulaşılır.
Boya lazerlerinin özellikleri, çalışma maddeleri olan organik boyaların özelliklerine göre belirlenir. Boyalar Spektrumun görünür ve UV'ye yakın bölgelerinde yoğun absorpsiyon bantlarına sahip, karmaşık kimyasal bağlardan oluşan dallanmış bir sisteme sahip karmaşık organik bileşikleri çağırmak gelenekseldir. Renkli organik bileşikler doymuş içerir kromofor grupları NO2 tipi, N=N, =CO, renklendirmeden sorumludur. Sözde varlığı oksokrom grupları NH3, OH tipi bileşiğin renklendirme özelliklerini verir.
4.7 Argon lazerleri
Argon lazer"Genellikle spektrumun görünür ve ultraviyole yakın bölgelerinin mavi-yeşil kısmındaki iyon seviyeleri arasındaki geçişlerde üretilen bir tür gaz deşarjlı lazeri ifade eder."
Bu lazer tipik olarak 0,488 µm ve 0,515 µm dalga boylarının yanı sıra 0,3511 µm ve 0,3638 µm ultraviyole dalga boylarında yayar.
Güç 150 W'a ulaşabilir (endüstriyel numuneler 2 saat 10 W, servis ömrü 100 saat içinde). Doğru akım uyarımlı bir argon lazerinin tasarım diyagramı Şekil 8'de gösterilmektedir.
Şekil 20 - Argon lazer tasarım şeması
1 - lazer çıkış pencereleri; 2 - katot; 3 - su soğutma kanalı; 4 - gaz boşaltma borusu (kılcal); 5 - mıknatıslar; 6 - anot; 7 - baypas gaz borusu; 8 - sabit ayna; 9 - yarı saydam ayna
Bir sıvı tarafından soğutulan bir kılcal boru içinde, çapı 5 mm olan ince bir gaz deşarj tüpünde (4) bir gaz deşarjı oluşturulur. Çalışma gazı basıncı onlarca Pa arasındadır. Mıknatıslar (5), deşarjı gaz deşarj tüpünün duvarlarından “bastırmak” için, deşarjın duvarlarına temas etmesine izin vermeyen bir manyetik alan oluşturur. Bu önlem, tüpün duvarlarıyla çarpışma sonucu oluşan uyarılmış iyonların gevşeme oranını azaltarak lazer radyasyonunun çıkış gücünün arttırılmasını mümkün kılar.
Baypas kanalı (7), gaz boşaltma borusu (4) boyunca basıncı eşitleyecek ve gazın serbest dolaşımını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Böyle bir kanalın yokluğunda, ark deşarjı açıldıktan sonra tüpün anot kısmında gaz birikerek sönmesine neden olabilir. Söylenenlerin mekanizması şu şekildedir. Katot (2) ile anot (6) arasına uygulanan elektrik alanının etkisi altında elektronlar anoda (6) doğru hücum ederek anottaki gaz basıncını artırır. Bu, bir bypass tüpü (7) aracılığıyla gerçekleştirilen işlemin normal akışını sağlamak için gaz boşaltma tüpündeki gaz basıncının eşitlenmesini gerektirir.
Nötr argon atomlarını iyonize etmek için gazdan saatte birkaç bin ampere kadar yoğunlukta bir akım geçirmek gerekir. santimetre kare. Bu nedenle gaz boşaltma tüpünün etkili bir şekilde soğutulması gereklidir.
Argon lazerlerinin ana uygulama alanları: fotokimya, ısıl işlem, tıp. Argon lazer, otojen kromoforlara karşı yüksek seçiciliği nedeniyle oftalmoloji ve dermatolojide kullanılmaktadır.
5. Seri olarak üretilen lazer ekipmanı
Terapistler elektromanyetik spektrumun görünür bölgesinde (λ=0,63 mikron) ışık yayan düşük güçlü helyum-neon lazerler kullanırlar. Fizyoterapik kurulumlardan biri lazer kurulumudur. UFL-1 maksillofasiyal bölgenin akut ve kronik hastalıklarının tedavisine yöneliktir; uzun süreli iyileşmeyen ülser ve yaraların tedavisinde kullanılabileceği gibi travmatoloji, jinekoloji, cerrahi (ameliyat sonrası dönem) alanlarında da kullanılabilir. Helyum-neon lazerin kırmızı ışınının biyolojik aktivitesi kullanılır (radyasyon gücü
20 mW, nesnenin yüzeyindeki radyasyon yoğunluğu 50-150 mW/cm2'dir).
Bu lazerlerin venöz hastalıkları (trofik ülser) tedavi etmek için kullanıldığına dair kanıtlar vardır. Tedavi süreci, trofik ülserin düşük güçlü bir helyum-neon lazerle ışınlanmasının 20-25 on dakikalık seansından oluşur ve kural olarak tam iyileşme ile sona erer. İyileşmeyen travmatik ve yanık sonrası yaraların lazerle tedavisinde de benzer bir etki görülmektedir. Trofik ülserler ve iyileşmeyen yaralar için lazer tedavisinin uzun vadeli etkileri, iki ila yedi yıllık bir süre boyunca çok sayıda iyileşmiş hasta üzerinde test edildi. Bu dönemlerde eski hastaların %97'sinde ülser ve yaralar artık açılmadı ve yalnızca %3'ünde hastalığın tekrarladığı görüldü.
Işık delinmesi sinir ve damar sisteminin çeşitli hastalıklarını tedavi etmek, radikülit nedeniyle ağrıyı hafifletmek, kan basıncını düzenlemek vb. için kullanılır. Lazer giderek daha fazla yeni tıbbi meslekte uzmanlaşıyor. Lazer beyni tedavi eder. Bu, düşük yoğunluklu helyum-neon lazerlerin görünür spektrumunun aktivitesiyle kolaylaştırılır. Lazer ışınının ağrıyı hafifletebildiği, kasları rahatlatıp gevşetebildiği ve doku yenilenmesini hızlandırabildiği ortaya çıktı. Benzer özelliklere sahip birçok ilaç genellikle son derece kafa karıştırıcı semptomlara neden olan travmatik beyin hasarı geçiren hastalara reçete edilir. Lazer ışını gerekli tüm ilaçların etkisini birleştirir. Bu, SSCB Sağlık Bakanlığı Refleksoloji Merkezi Araştırma Enstitüsü ve adını taşıyan Nöroşirürji Araştırma Enstitüsü uzmanları tarafından doğrulandı. K N. Burdenko AMS SSCB.
İyi huylu ve kötü huylu tümörleri lazer ışınıyla tedavi etme olanaklarına ilişkin araştırmalar, adını taşıyan Moskova Onkoloji Araştırma Enstitüsü tarafından yürütülüyor. P.A. Herzen", Leningrad Enstitüsü Onkoloji adını aldı N.N. Petrov ve diğer onkoloji merkezleri.
Bu durumda farklı tipte lazerler kullanılır: Sürekli radyasyon modunda CO2 lazer (λ = 10,6 µm, güç 100 W), sürekli radyasyon modunda helyum-neon lazer (λ = 0,63 µm, güç 30 mW), helyum-kadmiyum sürekli radyasyon modunda çalışan lazer lazer (λ = 0,44 μm, güç 40 mW), darbeli nitrojen lazer (λ = 0,34 μm, darbe gücü 1,5 kW, ortalama radyasyon gücü 10 mW).
Tümörler (iyi huylu ve kötü huylu) üzerinde lazer radyasyonunu etkilemek için üç yöntem geliştirilmiştir ve kullanılmaktadır:
a) Lazer ışınlaması - bir tümörün odaklanmamış bir lazer ışınıyla ışınlanması, kanser hücrelerinin ölümüne ve üreme yeteneğinin kaybına yol açar.
b) Lazer pıhtılaşması - orta derecede odaklanmış bir ışınla tümörün yok edilmesi.
c) Lazer ameliyatı - odaklanmış bir lazer ışınıyla tümörün komşu dokularla birlikte eksizyonu. Geliştirilen lazer sistemleri:
"Yakroma"- 630 nm dalga boyunda ışık kılavuzunun çıkışında 2,5 W'a kadar güç, 50 ila 750 saniye arasında maruz kalma süresi; 104 darbe/sn'lik bir tekrarlama oranıyla darbeli; 2 lazerde - darbeli boya lazeri ve bakır buharlı lazer "LGI-202". "Spektromu yapılmış"- sürekli üretim modunda 4 W güç, dalga boyu 620-690 nm, cihazı kullanarak 1 ila 9999 saniye arasında maruz kalma süresi "Fuar"; iki lazerde - sürekli boya lazeri "Ametist" ve argon lazer "Ters çevirme" kötü huylu tümörlerin fotodinamik tedavisi için (vücudun kanser hücrelerine seçici maruz kalmanın modern bir yöntemi).
Yöntem, lazer radyasyonunun parametreleri farklı olan hücreler tarafından emilmesindeki farklılığa dayanmaktadır. Doktor, patolojik hücrelerin biriktiği bölgeye ışığa duyarlılaştırıcı (vücut yabancı maddelere karşı belirli bir artan hassasiyet kazanır) ilacı enjekte eder. Vücut dokusuna çarpan lazer radyasyonu, ilacı içeren kanser hücreleri tarafından seçici olarak emilir, onları yok eder, kanser hücrelerinin çevre dokuya zarar vermeden yok edilmesine olanak sağlar.
Lazer cihazı ATKUS-10(JSC "Yarı İletken Cihazlar"), Şekil 9'da gösterilen, neoplazmaları 661 ve 810 nm'lik iki farklı dalga boyuna sahip lazer radyasyonuyla etkilemenize olanak sağlar. Cihaz, çok çeşitli tıbbi kurumlarda kullanılmak üzere ve ayrıca güçlü bir lazer radyasyonu kaynağı olarak çeşitli bilimsel ve teknik sorunları çözmek için tasarlanmıştır. Cihazı kullanırken ciltte ve yumuşak dokularda önemli yıkıcı lezyonlar yoktur. Tümörlerin cerrahi lazerle çıkarılması, nüksetme ve komplikasyon sayısını azaltır, yara iyileşme süresini kısaltır, tek aşamalı bir işleme olanak tanır ve iyi bir kozmetik etki sağlar.
Şekil 20 - Lazer cihazı ATKUS-10
Yarı iletken lazer diyotları yayıcı olarak kullanılır. 600 mikron çapında taşıma optik fiberi kullanılır.
LLC NPF "Techkon" bir lazer terapi cihazı geliştirdi " Alfa 1M"(Şekil 10). Üreticinin web sitesinde bildirildiği üzere kurulum, artroz, nörodermatit, egzama, stomatit, trofik ülserler, ameliyat sonrası yaralar vb. tedavisinde etkilidir. İki yayıcının (sürekli ve darbeli) kombinasyonu, tedavi ve araştırma çalışmaları için büyük fırsatlar sağlar. Dahili fotometre ışınlama gücünü ayarlamanıza ve kontrol etmenize olanak sağlar. Ayrık zaman ayarı ve ışınlama darbelerinin frekansının düzgün ayarlanması, cihazın çalıştırılması için uygundur. Kontrolün basitliği, cihazın bakım personeli tarafından kullanılmasına olanak tanır.
Şekil 20 - Lazer tedavi cihazı "Alfa 1M"
Özellikler cihazlar Tablo 1'de gösterilmektedir.
Masa 7 - Lazer tedavi cihazı "Alpha 1M"nin teknik özellikleri
70'li yılların başında akademisyen M.M. 2. Moskova Tıp Enstitüsü'nden Krasnov ve meslektaşları, bir lazer kullanarak glokomu (göz içi sıvısının dışarı çıkışının bozulması ve bunun sonucunda göz içi basıncının artması nedeniyle oluşur) tedavi etmek için çaba gösterdiler. Glokom tedavisi, fizikçilerle ortaklaşa oluşturulan uygun lazer kurulumlarıyla gerçekleştirildi.
Lazer oftalmik ünitesi "Pala" sahip değil yabancı analoglar. Gözün ön kısmının cerrahi operasyonları için tasarlanmıştır. Gözün dış zarlarının bütünlüğünü bozmadan glokom ve kataraktları tedavi etmenizi sağlar. Kurulumda darbeli yakut lazer kullanılıyor. Birkaç ışık darbesi dizisinin içerdiği radyasyon enerjisi 0,1 ila 0,2 J arasında değişir. Bireysel bir darbenin süresi 5 ila 70 ns arasındadır, darbeler arasındaki aralık 15 ila 20 μs arasındadır. Lazer noktasının çapı 0,3 ila 0,5 mm arasındadır. Lazer kurulumu "Yatağan 4" 10-7 saniyelik bir darbe süresine, 1,08 µm radyasyon dalga boyuna ve 50 µm nokta çapına sahiptir. Gözün bu şekilde ışınlanmasıyla, belirleyici olan lazer ışınının termal değil, fotokimyasal ve hatta mekanik etkisidir (şok dalgasının görünümü). Yöntemin özü, belirli bir güçteki bir lazer "atışının" gözün ön odasının köşesine yönlendirilmesi ve sıvının çıkışı için mikroskobik bir "kanal" oluşturması ve böylece irisin drenaj özelliklerini eski haline getirmesidir; göz içi sıvısının normal bir çıkışının yaratılması. Bu durumda lazer ışını şeffaf korneadan serbestçe geçer ve irisin yüzeyinde “patlar”. Bu durumda iriste iltihaplanma süreçlerine ve kanalın hızlı bir şekilde ortadan kaldırılmasına yol açan yanma değil, bir delik açılması meydana gelir. İşlem yaklaşık 10 ila 15 dakika sürer. Göz içi sıvısının dışarı akması için genellikle 15-20 delik (kanal) açılır.
Askeri Tıp Akademisi Leningrad Göz Hastalıkları Kliniğinde, Tıp Bilimleri Doktoru Profesör V.V Volkov liderliğindeki bir grup uzman, düşük güçlü bir lazer kullanarak retina ve korneanın distrofik hastalıklarını tedavi etme yöntemini kullandı. LG-75, sürekli modda çalışıyor. Bu tedavide 25 mW'a eşit düşük güçlü radyasyon gözün retinasına etki eder. Üstelik radyasyon dağılıyor. Bir ışınlama seansının süresi 10 dakikayı geçmez. Doktorlar, aralarında bir ila beş gün ara olan 10-15 seansta keratiti, kornea iltihabını ve diğer inflamatuar hastalıkları başarıyla tedavi eder. Tedavi rejimleri ampirik olarak elde edildi.
1983 yılında Amerikalı göz doktoru S. Trokel, miyopiyi düzeltmek için ultraviyole excimer lazer kullanma olasılığı fikrini dile getirdi. Ülkemizde bu yönde araştırmalar, Profesör S.N.'nin önderliğinde Moskova Göz Mikrocerrahisi Araştırma Enstitüsü'nde yürütülmüştür. Fedorov ve A. Semenov.
Bu tür operasyonların MNTK "Göz Mikrocerrahisi" ve Enstitü tarafından ortak yürütülmesi genel fizik akademisyen A. M. Prokhorov'un önderliğinde bir lazer kurulumu oluşturuldu "Profil 500" Dünyada benzeri olmayan eşsiz bir optik sistemle. Korneaya maruz bırakıldığında dokunun ısınması 4-8°C'yi geçmediğinden yanma olasılığı tamamen ortadan kalkar. Operasyonun süresi miyopluk derecesine bağlı olarak 20-70 saniyedir. 1993 yılından bu yana “Profil 500” Japonya'da, Tokyo ve Osaka'da Irkutsk Bölgelerarası Lazer Merkezinde başarıyla kullanılmaktadır.
Helyum-neon lazer oftalmik aparat MACDEL-08Şekil 11'de gösterilen JSC MAKTEL-Teknolojiler, bir dijital kontrol sistemine, bir güç ölçere, bir fiber optik radyasyon kaynağına ve optik ve manyetik bağlantı setlerine sahiptir. Lazer cihazı, 220 V ± %10 nominal gerilime sahip 50 Hz frekanslı bir alternatif akım ağından çalışır. Seans süresini (lazer radyasyonu) %10'dan fazla olmayan bir hatayla 1 ila 9999 saniye aralığında ayarlamanıza olanak tanır. Başlangıçta zamanı ayarlamanıza ve işlemin sonuna kadar süreyi kontrol etmenize olanak sağlayan dijital ekrana sahiptir. Gerektiğinde seans erken sonlandırılabilir. Cihaz, 1 Hz'lik adımlarla 1 ila 5 Hz arasında lazer radyasyonunun frekans modülasyonunu sağlar, ayrıca frekans 0 Hz'e ayarlandığında sürekli bir radyasyon modu vardır.
Şekil 20 - Lazer oftalmolojik cihaz MAKDEL-08
Kızılötesi lazer makinesi MACDEL-09 akomodatif-kırıcı görme bozukluğunun düzeltilmesine yöneliktir. Tedavi 3-5 dakika boyunca 10-12 işlemin gerçekleştirilmesinden oluşur. Terapinin sonuçları 4-6 ay sürer. Konaklama göstergeleri azalırsa kursun tekrarlanması gerekir. Objektif vizyon göstergelerinin iyileştirilmesi süreci, işlemlerden sonra 30-40 gün sürer. Göreceli uyumun pozitif kısmının ortalama değerleri sürekli olarak 2,6 diyoptri artar. ve seviyeye ulaşmak normal göstergeler. Rezervdeki maksimum artış 4,0 diyoptri, minimum artış ise 1,0 diyoptridir. Reosiklografik çalışmalar, siliyer cisim damarlarında dolaşan kan hacminde sürekli bir artış olduğunu göstermektedir. Cihaz, lazer seans süresini 1 ila 9 dakika arasında ayarlamanıza olanak tanır. Kontrol ünitesi üzerinde bulunan dijital ekran, başlangıç zaman ayarını yapmanızın yanı sıra seans sonuna kadar geçen süreyi de kontrol etmenize olanak sağlar. Gerektiğinde seans erken sonlandırılabilir. Tedavi seansının sonunda cihaz sesli bir uyarı sinyali verir. Merkezden merkeze mesafe düzenleme sistemi, kanalların merkezleri arasındaki mesafeyi 56 ila 68 mm arasında ayarlamanıza olanak tanır. Gerekli merkezden merkeze mesafenin ayarlanması, yönetici ünitesindeki bir cetvel kullanılarak veya referans LED'lerin görüntüsü kullanılarak yapılabilir.
Argon lazer modelleri ARGUS Aesculap Meditek'ten (Almanya) oftalmoloji alanında, retinanın fotokoagülasyonu için kullanılır. Yalnızca Almanya'da 500'den fazla argon lazeri kullanılıyor ve bunların tümü emniyetli ve güvenilir bir şekilde çalışıyor. ARGUS kullanışlı kontrollere sahiptir ve Zeiss ve Haag-Streit'in yaygın yarık lamba modelleriyle uyumludur. ARGUS, tek bir işyerinde Nd:YAG lazer ile birlikte çalışmaya en uygun şekilde hazırlanmıştır.
ARGUS tek bir ünite olarak tasarlanmasına rağmen, 10 metreye kadar bağlantı kablosu sayesinde alet standı ve lazer ünitesi yan yana veya farklı konum ve odalara yerleştirilebilir. Yüksekliği ayarlanabilen alet standı hasta ve doktor için maksimum özgürlük sağlar. Hasta tekerlekli sandalyede otursa bile tedavisi zor değildir.
ARGUS, gözleri korumak amacıyla doktor için kontrollü, düşük gürültülü bir filtre entegre eder. Filtre, ayak pedalına basıldığında lazer ışınına takılır; yalnızca lazer flaşı ateşlenmeden hemen önce. Fotoseller ve mikroişlemciler doğru konumunu kontrol eder. Pıhtılaşma bölgesinin en iyi şekilde aydınlatılması, lazer ışınını yönlendiren özel bir cihazla sağlanır. Pnömatik mikromanipülatör, ışının tek elle hassas şekilde konumlandırılmasına olanak tanır.
Cihazın teknik özellikleri:
Oftalmik BeO Seramik Tüp için Lazer Tipi Sürekli Argon İyon Lazeri
Korneayı açın:
korneada: tüm çizgiler için 50 mW - 3000 mW, 514 nm için 50 mW - 1500 mW
sınırlı akım tüketimine sahip bir güç kaynağıyla:
korneada: tüm çizgiler için 50 mW - 2500 mW, 514 nm için 50 mW - 1000 mW
Tüm hatlar için argon pilot ışını veya 514 nm, maksimum 1 mW
Darbe süresi 0,02 - 2,0 saniye, 25 adımda veya yumuşak bir şekilde ayarlanabilir
Darbe dizisi 0,1 - 2,5 saniye, aralıklar 24 adımda ayarlanabilir
Ayak pedalıyla bir darbenin başlatılması; darbe sırası modunda, ayak pedalına basılarak istenen yanıp sönme serisi etkinleştirilir;
pedal bırakıldığında fonksiyon kesintiye uğrar
Işık kılavuzu aracılığıyla ışın beslemesi, fiber çapı. 50 µm, 4,5 m uzunluğunda, her iki ucu da SMA konnektörlü
Mevcut uzaktan kumanda seçenekleri:
uzaktan kumanda 1: el çarkı kullanılarak manuel ayarlama;
uzaktan kumanda 2: film klavyesinin temas yüzeylerinin ayarlanması.
Genel işaretler: elektrominesanslı ekran, dijital ve analog formda güç ekranı, diğer tüm ayar parametrelerinin dijital ekranı, çalışma durumunun (örn. servis önerileri) açık metin olarak gösterilmesi
Mikroişlemci kontrolü, güç kontrolü, doktor için koruyucu filtre ve 10 milisaniye modunda panjurlar
Soğutma
hava: entegre düşük gürültülü fanlar
su: 2 ila 4 bar basınçta ve 24 °C'den yüksek olmayan sıcaklıkta 1 ila 4 l/dak akış hızı
Şebeke elektriği üç farklı ünitede seçilebilir:
klima akım, nötr kablolu tek faz 230 V, 32 A, 50/60 Hz
klima akım, tek fazlı maksimum akım tüketimi 25 A ile sınırlıdır
üç fazlı akım, üç faz ve nötr tel, 400 V, 16 A, 50/60 Hz
Sonuçların kaydedilmesi: isteğe bağlı bir yazıcı kullanarak tedavi parametrelerinin yazdırılması
Boyutlar
cihaz: 95cm x 37cm x 62cm (G x D x Y)
masa: 93cm x 40cm (G x D)
masa yüksekliği: 70 - 90 cm
"Lazer Neşter" sindirim sistemi hastalıklarında (O.K. Skobelkin), cilt plastik cerrahisinde ve safra yolu hastalıklarında (A.A. Vishnevsky), kalp cerrahisinde (A.D. Arapov) ve diğer birçok cerrahi alanda uygulama alanı buldu.
Ameliyatta, elektromanyetik spektrumun görünmez kızılötesi bölgesinde yayan, ameliyat sırasında özellikle kişinin iç organlarında belirli koşullar yaratan CO2 lazerler kullanılır. Lazer ışınının görünmezliği ve onu manipüle etmenin zorluğu nedeniyle (cerrahın eli geri bildirime sahip değildir ve diseksiyonun anını ve derinliğini hissetmez), kesimin doğruluğunu sağlamak için kelepçeler ve işaretçiler kullanılır.
Lazerleri ameliyatta kullanmaya yönelik ilk girişimler her zaman başarılı olmadı; yakındaki organlar yaralandı ve ışın dokuyu yaktı. Ayrıca dikkatsizce kullanıldığında lazer ışını doktor için tehlikeli olabilir. Ancak bu zorluklara rağmen lazer cerrahisi ilerleme kaydetmiştir. Böylece, 70'lerin başında akademisyen B. Petrovsky'nin önderliğinde Profesör Skobelkin, Doktor Brekhov ve mühendis A. Ivanov bir lazer neşter yaratmaya başladı. "Neşter 1"(Şekil 12).
Şekil 20 - Lazer cerrahi ünitesi “Neşter-1”
Lazer cerrahi ünitesi "Neşter 1", mide-bağırsak sistemindeki operasyonlar, mide-bağırsak kanalındaki akut ülserlerden kanamayı durdurmak, cilt plastik ameliyatları, cerahatli yaraların tedavisi ve jinekolojik operasyonlar için kullanılır. 20 W ışık kılavuzundan güç çıkışı olan, sürekli radyasyona sahip bir CO2 lazeri kullanıldı. Lazer noktasının çapı 1 ila 20 mikron arasındadır.
CO2 lazer ışığının doku üzerindeki etki mekanizmasının diyagramı Şekil 13'te sunulmaktadır.
Şekil 20 - CO2 lazer ışığının doku üzerindeki etki mekanizmasının şeması
Lazer neşter kullanılarak operasyonlar temassız olarak gerçekleştirilir, CO2 lazer ışığı antiseptik ve antiblastik etkiye sahiptir ve etkili hemostaz sağlayan yoğun bir pıhtılaşma filmi oluşur (0,5 mm'ye kadar arteriyel damarların lümenleri ve 1 mm'ye kadar venöz damarların lümenleri). çap kaynaklıdır ve ligasyon ligatürleri gerektirmez), bulaşıcı (virüsler dahil) ve toksik maddelere karşı bir bariyer oluştururken, son derece etkili ablastikler sağlar, travma sonrası doku yenilenmesini uyarır ve yara izini önler (şemaya bakın).
"Lazerli" (Tasarım Bürosu enstrümantasyon), 1,06 mikron dalga boyunda yayan yarı iletken lazerler temelinde inşa edilmiştir. Cihaz, yüksek güvenilirlik, küçük genel boyutlar ve ağırlık ile karakterize edilir. Radyasyon, bir lazer ünitesi aracılığıyla veya bir ışık kılavuzu kullanılarak biyolojik dokuya iletilir. Ana radyasyon, yarı iletken bir lazerin pilot aydınlatmasıyla yönlendirilir. GOST R 50723-94'e göre lazer tehlike sınıfı 4, GOST R 50267.0-92'ye göre B tipi koruma ile elektriksel güvenlik sınıfı I.
Lazer cerrahi cihazı "Lancet-1"(Şekil 14), tıbbi uygulamanın çeşitli alanlarındaki cerrahi operasyonlar için tasarlanmış bir CO2 lazer modelidir.
Şekil 20 - Lazer cerrahi cihazı “Lancet-1”
Cihaz yatay tasarımlı, portatif, orijinal kutu şeklinde ambalajlı olup, hem teknik özellikleri hem de cerrah için en uygun çalışma koşullarının sağlanması, kontrol kolaylığı ve kullanım kolaylığı açısından cerrahi lazer sistemlerinin en modern gereksinimlerini karşılamaktadır. tasarım.
Cihazın teknik özellikleri Tablo 2'de verilmiştir.
Tablo 7 - Lazer cerrahi cihazı "Lancet-1" in teknik özellikleri
Radyasyon dalga boyu, mikron |
|
Çıkış radyasyon gücü (ayarlanabilir), W |
|
Medipulse modunda güç, W |
|
Doku üzerindeki lazer ışınının çapı (değiştirilebilir), mikron |
|
Ana radyasyonun bir diyot lazer ışınıyla yönlendirilmesi |
2 mW, 635 nm |
Radyasyon modları (değiştirilebilir) |
sürekli, darbe periyodik, Medipulse |
Radyasyona maruz kalma süresi (ayarlanabilir), min |
|
Darbe periyodik modunda radyasyon darbesinin süresi (ayarlanabilir), s |
|
Darbeler arasındaki duraklama süresi, s |
|
Kontrol Paneli |
uzak |
Radyasyonu açma |
ayak pedalı |
Yanma ürünlerinin uzaklaştırılması |
duman tahliye sistemi |
Çalışma alanı yarıçapı, mm |
|
Soğutma sistemi |
otonom, hava-sıvı tipi |
Ameliyathaneye yerleştirme |
masaüstü |
Güç kaynağı (AC) |
220 V, 50Hz, |
Genel boyutlar, mm |
|
Ağırlık, kg |
6. KBAS tarafından geliştirilen tıbbi lazer ekipmanı
Evrensel optik bağlantı ( NOU) gibi lazerlere LGN-111, LG-75-1(Şekil 15), lazer radyasyonunu ışık kılavuzuna odaklamak ve gerektiğinde noktanın çapını değiştirmek için tasarlanmıştır. dış ışınlama.
Şekil 20 - Evrensel optik bağlantı (OU)
Ataşman, damar içine ışık kılavuzu yerleştirilerek kanın ışınlanması yoluyla dolaşım bozuklukları ile ilişkili birçok hastalığın tedavisinde kullanıldığı gibi dermatolojik ve romatizmal hastalıkların tedavisinde de kullanılmaktadır. Ataşmanın kullanımı kolaydır, lazer gövdesine kolayca monte edilir ve çalışma moduna hızla ayarlanır. Harici ışınlama sırasında, yoğunlaştırıcı merceğin hareket ettirilmesiyle nokta çapı değiştirilir.
LEU'nun teknik özellikleri Tablo 3'te verilmiştir.
Tablo 7 - LEU'nun teknik özellikleri
Fizyoterapi ünitesi "Sprut-1"(Şekil 16) tıbbın çeşitli alanlarındaki bir dizi hastalığın tedavisine yöneliktir: travmatoloji, dermatoloji, diş hekimliği, ortopedi, refleksoloji, nevralji.
Şekil 20 - Lazer fizyoterapi ünitesi “Sprut-1”
Sprut-1 kurulumuyla yapılan tedavi, alerjik reaksiyonların, ağrısızlığın ve aseptikliğin ortadan kalkmasını sağlar ve ayrıca tedavi süresinde önemli bir azalmaya ve ilaç tasarrufuna yol açar.
Çalışma prensibi 0,63 mikron dalga boyuna sahip lazer radyasyon enerjisinin uyarıcı etkisinin kullanılmasına dayanmaktadır.
Kurulum, konumu yatay düzleme göre sorunsuz bir şekilde ayarlanabilen bir vericiden, başlatma sayısı için bir sayaca sahip bir güç kaynağından ve kurulumun toplam çalışma süresi için bir sayaçtan oluşur.
Verici ve güç kaynağı hafif, mobil bir stand üzerine monte edilmiştir.
Sprut-1 kurulumunun teknik özellikleri Tablo 4'te verilmiştir.
Tablo 7 - “Sprut-1” fizyoterapötik kurulumunun teknik özellikleri
Lazer oftalmik tedavi ünitesi "Lota"(Şekil 17), yaralanmalar, yanıklar, keratit ve keratokonjonktivit, postoperatif keratopatiler sonrası trofik nitelikteki erozyon ve ülserlerin tedavisinde ve ayrıca kornea nakli sırasında greft engraftrasyon sürecini hızlandırmak için kullanılır.
Şekil 20 - Lazer oftalmolojik tedavi ünitesi “Lota”
Tesisatın teknik özellikleri Tablo 5'te verilmiştir.
Tablo 7 - “Lota” lazer sisteminin teknik özellikleri
Radyasyon dalga boyu, mikron |
|
Işınlama düzlemindeki radyasyon gücü yoğunluğu, W/cm2 |
en fazla 5x105 |
Kurulum çıkışındaki radyasyon gücü, mW |
|
Belirtilen aralıktaki güç regülasyonunun doğası |
|
Güç tüketimi, VA |
en fazla 15 |
Arızalar arasındaki ortalama süre, saat |
5000'den az değil |
Ortalama kaynak |
20000'den az değil |
Ağırlık, kg |
Tıbbi lazer makinesi "Almitsin"(Şekil 18) tedavi, diş hekimliği, fitiyoloji, göğüs hastalıkları, dermatoloji, cerrahi, jinekoloji, proktoloji ve üroloji alanlarında kullanılmaktadır. Tedavi yöntemleri: bakteri yok edici etki, hasar kaynağında mikro dolaşımın uyarılması, bağışıklık ve biyokimyasal süreçlerin normalleşmesi, rejenerasyonun iyileştirilmesi, ilaç tedavisinin etkinliğinin arttırılması.
Şekil 20 - Tıbbi lazer kurulumu “Almitsin”
Tesisatın teknik özellikleri Tablo 6'da verilmiştir.
Tablo 7 - Tıbbi lazer sistemi "Almitsin" in teknik özellikleri
Spektral aralık |
UV'ye yakın |
Tasarım |
|
Işın çıkışı |
ışık kılavuzu |
Işık kılavuzu çapı, µm |
|
Işık kılavuzu uzunluğu, m |
|
50 Hz, V frekansında besleme gerilimi |
|
Enerji tüketimi, W |
en fazla 200 |
Kontrol |
otomatik |
Işınlama süresi, dk |
en fazla 3 |
Her bloğun boyutları, mm |
|
en fazla 40 kg |
Fiber optik "Ariadne-10"(Şekil 19), CO2 lazerleri kullanan cerrahi kurulumlar için (Neşter-1 tipi) düşük hareketli ve eylemsiz ayna mafsallı radyasyon iletim mekanizmasının yerini alması önerilmektedir.
Bağlantı parçasının ana unsurları şunlardır: bir radyasyon giriş cihazı ve bir genel cerrahi ışık kılavuzu.
Şekil 20 - Fiber optik eklenti “Ariadna-10”
Ataşmanın ışık kılavuzu, bir duman tahliye cihazı ile birlikte çalışır; bu, cerrahi operasyonlar gerçekleştirilirken biyolojik dokularla radyasyon etkileşimi ürünlerinin eşzamanlı olarak cerrahi alandan uzaklaştırılmasını mümkün kılar.
Işık kılavuzunun esnekliği sayesinde CO2 lazerleri kullanan lazer cerrahi sistemlerinin kullanım olanakları önemli ölçüde artmaktadır.
Tesisatın teknik özellikleri Tablo 7'de verilmiştir.
Tablo 7 - “Ariadna-10” fiber optik ekinin teknik özellikleri
Bağlantı şeması Şekil 20'de gösterilmektedir.
Şekil 20 - “Ariadna-10” fiber optik eklentisinin şeması
Kullanılan kaynakların listesi
1. Zakharov V.P., Shakhmatov E.V. Lazer teknolojisi: ders kitabı. ödenek. - Samara: Samar Yayınevi. durum havacılık Üniversite, 2006. - 278 s.
2. Lazer teknolojisi el kitabı. Başına. Almanca'dan. M., Energoatomizdat, 1991. - 544 s.
3. Zhukov B.N., Lysov N.A., Bakutsky V.N., Anisimov V.I. Lazer tıbbı üzerine dersler: Ders kitabı. - Samara: Medya, 1993. - 52 s.
4. Diş hastalıklarının tedavisinde “Scalpel-1” lazer cerrahi ünitesinin kullanılması. - M .: SSCB Sağlık Bakanlığı, 1986. - 4 s.
5. Kanyukov V.N., Teregulov N.G., Vinyarsky V.F., Osipov V.V. Tıpta bilimsel ve teknik çözümlerin geliştirilmesi: Ders Kitabı. - Orenburg: OSU, 2000. - 255 s.