IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В начале шестидесятых годов появились первые лазерные медицинские устройства. В настоящее время в большинстве стран мира наблюдается интенсивное внедрение лазерного излучения в биологических исследованиях и в практической медицине. Уникальные свойства лазерного луча открыли широкие возможности его применения в различных областях: хирургии, терапии и диагностике [2, 3]. Клинические наблюдения показали эффективность лазера ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектров для местного применения на патологический очаг и для воздействия на весь организм [3].

Строение и механизм действия лазеров

Лазеры представляют собой источники света, работающие на базе процесса вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами или молекулами под воздействием фотонов излучения, имеющих ту же частоту. Отличительной чертой этого процесса является то, что фотон, возникающий при вынужденном испускании, идентичен вызвавшему его появление внешнему фотону по частоте, фазе, направлению и поляризации.

Обобщенный лазер состоит из лазерной активной среды, системы «накачки» - источника напряжения и оптического резонатора. Система накачкипередает энергию атомам или молекулам лазерной среды, давая им возможность перейти в возбужденное «метастабильное состояние. Лазерная среда - твердое вещество, газ, краситель, полупроводник; это активная среда, в которой фотоны взаимодействуют с возбужденными атомами, вызывая их вынужденные переходы на более низкий уровень с испусканием квантов индуцированного (вынужденного) излучения. По мере распространения света в активной среде интенсивность его возрастает. Часть генерируемого вынужденного излучения остается внутри рабочего вещества и вызывает вынужденное излучение все новыми и новыми возбужденными атомами. Для реализации такого процесса активную среду помещают в оптический резонатор, состоящий обычно из двух зеркал, подобранных так, чтобы возникающее в нем излучение многократно проходило через активную среду, превращая ее в генератор когерентного вынужденного излучения. Когда первый атом или молекула в метастабильном состоянии инверсной населенности разряжается, за счет вынужденного излучения, он инициирует разряд других атомов или молекул, находящихся в метастабильном состоянии. Если фотоны перемещаются в направлении стенок лазерного вещества, обычно представляющего собой стержень или трубу, они теряются, а процесс усиления прерывается. Хотя они могут отразиться от стенок стержня или трубы, но рано или поздно они потеряются из системы, и не будут способствовать созданию луча.

С другой стороны, если один из разрушенных атомов или молекул высвободит фотон, параллельный оси лазерного вещества, он может инициировать выделение другого фотона, и они оба отразятся зеркалом на конце генерирующего стержня или трубы. Затем, отраженные фотоны проходят обратно через вещество, инициируя дальнейшее излучение в точности по тому же пути, которое снова отразится зеркалами на концах лазерного вещества. Пока этот процесс усиления продолжается, часть усиления всегда будет выходить через частично отражающее зеркало. По мере того, как коэффициент усиления или прирост этого процесса превысит потери из резонатора, начинается лазерная генерация. Таким образом, формируется узкий концентрированный луч когерентного света [3].

Виды лазерных установок

В лечении обычно применяются: эксимерный лазер (с длиной волны 193 нм); аргоновый (488 нм и 514 нм); криптоновый (568 нм и 647 нм); диодный (810 нм); ND:YAG-лазер с удвоением частоты (532 нм), а также генерирующий на длине волны 1,06 мкм; гелий-неоновый лазер (630 нм); 10-углекислотный лазер (10,6 мкм). Длина волны лазерного излучения определяет область применения лазера. Основными направлениями использования лазеров в медицине являются лазеркоагуляция, фотодеструкция, фотоиспарение и фотоинцизия, фотоабляция (фотодекомпозиция)[1].

Выводы

В настоящее время лазерная терапия часто применяется в медицинской практике, например, в офтальмологии, хирургии, терапии и диагностике. При действии лазера в организме человека стимулируются процессы обмена веществ и повышение функциональной активности тканей. Это способствует улучшению местного кровообращения - уменьшаются явления воспаления, улучшается питание тканей, восстанавливается их целостность. Местное воздействие лазером на отдельные участки поверхности тела человека способно оказывать рефлекторное стимулирующее действие на многие внутренние органы и системы организма человека.

Список литературы

1. Крыгина С.В. Применение лазеров в офтальмологии [Электронный ресурс] / С.В. Крыгина // Информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии - Режим доступа: http://ilab.xmedtest.net/?q=node/6022

2. Прохончуков А.А. Лазеры в стоматологии. Лазеры в клинической медицине. Руководство для врачей / А.А. Прохончуков, Н.А. Жижина. – Москва : Медицина, 1996. - С.283-303.

3. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение / Б.Ф. Федоров. – Москва : ДОСААФ, 1988. – 190 с.

3