Применение лазеров в офтальмологии
Рассмотрение понятия и принципа действия лазеров. Описание основных свойств лазерного луча. Характеристики некоторых типов данных устройств. Применение лазеров в медицине, использование его в офтальмологии для сохранения, улучшения и коррекции зрения.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.01.2016 |
| Размер файла | 203,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
"Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины"
Физический факультет
Кафедра радиофизики и электроники
Курсовая работа
Применение лазеров в офтальмологии
Исполнитель:
студентка группы Ф-41
Третьяков Ю.В.
Гомель
Реферат
Ключевые слова: лазеры, лазерное излучение, лазеры в медицине, коррекция зрения.
Объект исследования: применение лазеров в офтальмологии.
Содержание
Введение
1. Принцип действия лазеров
2. Основные свойства лазерного луча
3. Характеристики некоторых типов лазеров
4. Применение лазеров в медицине
5. Лазер в офтальмологии
Заключение
Список литературы
Введение
Изобретение лазеров стоит в одном ряду с наиболее выдающимися достижениями науки и техники XX века. Первый лазер появился в 1960 году, и с тех пор происходит бурное развитие лазерной техники.
В короткое время были созданы разнообразные типы лазеров и лазерных устройств, предназначенных для решения конкретных научных и технических задач.
Лазерной технике всего 30 с небольшим лет, однако лазеры уже успели завоевать прочные позиции во многих отраслях народного хозяйства, непрерывно расширяется область использования лазеров в научных исследованиях - физических, химических, биологических. Лазерный луч становится надежным помощником строителей, картографов, археологов, криминалистов.
1. Принцип действия лазеров
Лазерное излучение - есть свечение объектов при нормальных температурах. Но обычных условиях большинство атомов находятся в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низких температурах вещества не светятся.
При прохождении электромагнитной волны сквозь вещество её энергия поглощается. За счёт поглощенной энергии волны часть атомов возбуждается, то есть переходит в высшее энергетическое состояние. При этом от светового пучка отнимается некоторая энергия:
hv=E2-E1,
где hv - величина, соответствующая количеству потраченной энергии,
E2 - энергия высшего энергетического уровня,
E1 - энергия низшего энергетического уровня.
На рисунке 1(а) представлены невозбужденный атом и электромагнитная волна в виде красной стрелки. Атом находится в нижнем энергетическом состоянии. На рисунке 1(б) изображён возбужденный атом, поглотивший энергию. Возбужденный атом может отдать свою энергию.
Рис. 1. Принцип действия лазеров
а - поглощение энергии и возбуждение атома; б - атом поглотивший энергию; в - испускание атомом фотона
Теперь представим, что каким-либо способом мы возбудили большую часть атомов среды. Тогда при прохождении через вещество электромагнитной волны с частотой
,
где v - частота волны,
Е2 - Е1 - разница энергий высшего и низшего уровней,
h - длина волны.
эта волна будет не ослабляться, а напротив, усиливаться за счёт индуцированного излучения. Под её воздействием атомы согласованно переходят в низшие энергетические состояния, излучая волны, совпадающие по частоте и фазе с падающей волной. Это показано на рисунке 2(в).[6]
2. Основные свойства лазерного луча
Лазеры являются уникальными источниками света. Их уникальность определяют свойства, которыми не обладают обычные источники света. В противоположность, например, обычной электрической лампочке, электромагнитные волны, зарождающиеся в различных частях оптического квантового генератора, удаленных друг от друга на макроскопические расстояния, оказываются когерентны между собой. Это значит, что все колебания в различных частях лазера происходят согласованно.
Чтобы разобрать понятие когерентности в деталях, нужно вспомнить понятие интерференции. Интерференция - это взаимодействие волн, при котором происходит сложение амплитуд этих волн. Если удается запечатлеть процесс этого взаимодействия, то можно увидеть так называемую интерференционную картину (она выглядит как чередование темных и светлых участков).
Интерференционную картину осуществить довольно трудно, так как обычно источники исследуемых волн порождают волны несогласованно, и сами волны при этом будут гасить друг друга. В этом случае интерференционная картина будет чрезвычайно размыта или же не будет видна вовсе. Процесс взаимного гашения схематично представлен на рис. 2(а) Следовательно, решение проблемы получения интерференционной картины лежит в использовании двух зависимых и согласованных источников волн. Волны от согласованных источников излучают таким образом, что разность хода волн будет равна целому числу длин волн. Если это условие выполняется, то амплитуды волн накладываются друг на друга и происходит интерференция волн (рис. 2(б)). Тогда источники волн можно назвать когерентными.
Рис. 2. Взаимодействие волн
а - некогерентные волны (взаимное гашение); б - когерентные волны (сложение амплитуд волн).
Когерентность волн, и источников этих волн можно определить математически. Пусть Е1 - напряженность электрического поля, создаваемая первым пучком света, Е2 - вторым. Допустим, что пучки пересекаются в некоторой точке пространства А. Тогда согласно принципу суперпозиции напряженность поля в точке А равна
Е = Е1 + Е2
Так как в явлениях интерференции и дифракции оперируют относительными значениям величин, то дальнейшие операции будем производить с величиной - интенсивность света, которая обозначена за I и равна
I = E2.
Меняя величину I на определенную ранее величину Е, получаем
I = I1 + I2 + I12,
где I1 - интенсивность света первого пучка,
I2 - интенсивность света второго пучка.
Последнее слагаемое I12 учитывает взаимодействие пучков света и называется интерференционным членом.
Это слагаемое равно
I12 = 2 (E1 * E2).
Если взять независимые источники света, например, две электрические лампочки, то повседневный опыт показывает, что I = I1 + I2, то есть результирующая интенсивность равна сумме интенсивностей налагающихся пучков, а потому интерференционный член обращается в ноль. Тогда говорят, что пучки некогерентны между собой, следовательно некогерентны и источники света. Однако, если накладывающиеся пучки зависимы, то интерференционный член не обращается в ноль, а потому I I1 + I2. В этом случае в одних точках пространства результирующая интенсивность I больше, в других - меньше интенсивностей I1 и I2. Тогда и происходит интерференция волн, а значит, источники света оказываются когерентными между собой.
С понятием когерентности также связано понятие пространственной когерентности. Два источника электромагнитных волн, размеры и взаимное расположение которых позволяет получить интерференционную картину, называются пространственно когерентным
Другой замечательной чертой лазеров, тесно связанной с когерентностью их излучения, является способность к концентрации энергии - концентрации во времени, в спектре, в пространстве, по направлению распространения. Первое означает то, что излучение оптического генератора может длиться всего около сотни микросекунд. Концентрация в спектре предполагает, что ширина спектральной линии лазера очень узка. Это монохроматичность.
Лазеры также способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения. Как правило, это значение достигает 10-5 рад. Это значит, что на Луне такой пучок, посланный с Земли, даст пятно диаметром около 3 км. Это является проявлением концентрации энергии лазерного луча в пространстве и по направлению распространения.
Мощность лазера. Лазеры являются самыми мощными источниками светового излучения. В узком интервале спектра кратковременно (в течение промежутка времени, продолжительностью порядка 10-13 с.) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения порядка 1017 Вт/см2, в то время как мощность излучения Солнца равна только 7*103 Вт/см2, причём суммарно по всему спектру. На узкий же интервал =10-6 см (это ширина спектральной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см2. Если задача заключается в преодолении порога в 1017 Вт/см2, то прибегают к различным методам повышения мощности.
Повышение мощности излучения. Для повышения мощности излучения необходимо увеличить число атомов, участвующих в усилении светового потока за счет индуцированного излучения, и уменьшить длительность импульса.
Метод модулированной добротности. Чтобы увеличить число атомов, участвующих почти одновременно в усилении светового потока, необходимо задержать начало генерации (собственно излучения), чтобы накопить как можно больше возбужденных атомов, создающих инверсную заселенность, для чего надо поднять порог генерации лазера и уменьшить добротность. Порогом генерации называют предельное число атомов, способных находиться в возбужденном состоянии. Это можно сделать посредством увеличения потерь светового потока. Например, можно нарушить параллельность зеркал, что резко уменьшит добротность системы. Если при такой ситуации начать накачку, то даже при значительной инверсии заселенности уровней генерация не начинается, поскольку порог генерации высок. Поворот зеркала до параллельного другому зеркалу положения повышает добротность системы и тем самым понижает порог генерации. Когда добротность системы обеспечит начало генерации, инверсная заселенность уровней будет весьма значительной. Поэтому мощность излучения лазера сильно увеличивается. Такой способ управления генерацией лазера называется методом модулированной добротности.
Продолжительность импульса излучения зависит от того, в течение какого времени вследствие излучения инверсная заселенность изменится настолько, что система выйдет из условия генерации. Продолжительность зависит от многих факторов, но обычно составляет 10-7-10-8 с. Очень распространено модулирование добротности с помощью вращающейся призмы. При определенном положении она обеспечивает полное отражение падающего вдоль оси резонатора луча в обратном направлении. Частота вращения призмы составляет десятки или сотни герц. Импульсы лазерного излучения имеют такую же частоту.
Более частое повторение импульсов может быть достигнуто модуляцией добротности с помощью ячейки Керра (быстродействующий модулятор света). Ячейку Керра и поляризатор помещают в резонатор. Поляризатор обеспечивает генерацию лишь излучения определенной поляризации, а ячейка Керра ориентирована так, чтобы при наложении на нее напряжения не проходил свет с этой поляризацией. При накачке лазера напряжение с ячейки Керра снимается в такой момент времени, чтобы начавшаяся при этом генерация была наиболее сильной. Для лучшего понимания этого метода можно провести аналогию с известным из школьного курса физики опытом с турмалином.
Имеются также и другие способы введения потерь, приводящие к соответствующим методам модуляции добротности.
3. Характеристики некоторых типов лазеров
Разнообразие лазеров. В настоящее время имеется громадное разнообразие лазеров, отличающихся между собой активными средами, мощностями, режимами работы и другими характеристиками. Нет необходимости все их описывать. Поэтому здесь даётся краткое описание лазеров, которые достаточно полно представляют характеристики основных типов лазеров (режим работы, способы накачки и т.д.)
Рубиновый лазер. Первым квантовым генератором света был рубиновый лазер, созданный в 1960 году.
Рабочим веществом является рубин, представляющий собой кристалл оксида алюминия Аl2O3 (корунд), в который при выращивании введен в виде примеси оксид хрома Сr2Оз. Красный цвет рубина обусловлен положительным ионом Сr+3. В решетке кристалла А2О3 ион Сг+3 замещает ион Аl+3. Вследствие этого в кристалле возникают две полосы поглощения: одна - в зеленой, другая - в голубой части спектра. Густота красного цвета рубина зависит от концентрации ионов Сг+3: чем больше концентрация, тем гуще красный цвет. В темно-красном рубине концентрация ионов Сг+3 достигает 1%.
Наряду с голубой и зеленой полосами поглощения имеется два узких энергетических уровня Е1 и Е1', при переходе с которых на основной уровень излучается свет с длинами волн 694,3 и 692,8 нм. Ширина линий составляет при комнатных температурах примерно 0,4 нм. Вероятность вынужденных переходов для линии 694,3 нм больше, чем для 692,8 нм. Поэтому проще работать с линией 694,3 нм. Однако можно осуществить генерацию и линии 692,8 нм, если использовать специальные зеркала, имеющие большой коэффициент отражения для излучения l = 692,8 нм и малый - для l?= 694,3 нм.
При облучении рубина белым светом голубая и зеленая части спектра поглощаются, а красная отражается. В рубиновом лазере используется оптическая накачка ксеноновой лампой, которая дает вспышки света большой интенсивности при прохождении через нее импульса тока, нагревающего газ до нескольких тысяч кельвин. Непрерывная накачка невозможна, потому что лампа при столь высокой температуре не выдерживает непрерывного режима работы. Возникающее излучение близко по своим характеристикам к излучению абсолютно черного тела. Излучение поглощается ионами Cr+, переходящими в результате этого на энергетические уровни в области полос поглощения. Однако с этих уровней ионы Сr+3 очень быстро в результате безызлучательного перехода переходят на уровни Е1, Е1'. При этом излишек энергии передается решетке, т.е. превращается в энергию колебаний решетки или, другими словами, в энергию фотонов. Уровни Е1, Е1' метастабильны. Время жизни на уровне Е1 равно 4,3 мс. В процессе импульса накачки на уровнях Е1, Е1' накапливаются возбужденные атомы, создающие значительную инверсную заселенность относительно уровня Е0 (это уровень невозбужденных атомов).
Кристалл рубина выращивается в виде круглого цилиндра. Для лазера обычно используют кристаллы размером: длина L = 5 см, диаметр d = 1 см. Ксеноновая лампа и кристалл рубина помещаются в эллиптическую полость с хорошо отражающей внутренней поверхностью (рис. 4). Чтобы обеспечить попадание на рубин всего излучения ксеноновой лампы, кристалл рубина и лампа, имеющая также форму круглого цилиндра, помещаются в фокусы эллиптического сечения полости параллельно ее образующим. Благодаря этому на рубин направляется излучение с плотностью, практически равной плотности излучения на источнике накачки.
Один из концов рубинового кристалла срезан так, что от граней среза обеспечивается полное отражение и возвращение луча обратно. Такой срез заменяет одно из зеркал лазера. Второй конец рубинового кристалла срезан под углом Брюстера. Он обеспечивает выход из кристалла рубина без отражения луча с соответствующей линейной поляризацией. Второе зеркало резонатора ставится на пути этого луча. Таким образом, излучение рубинового лазера линейно поляризовано. [2]
Рис 3. Рубиновый лазер (в плоскости сечения)
Ксеноновая лампа (белый круг) и кристалл рубина (красный круг) находятся внутри зеркала-отражателя
Гелий-неоновый лазер. Активной средой является газообразная смесь гелия и неона. Генерация осуществляется за счет переходов между энергетическими уровнями неона, а гелий играет роль посредника, через который энергия передается атомам неона для создания инверсной заселенности.
Неон, в принципе, может генерировать лазерное изучение в результате более 130 различных переходов. Однако наиболее интенсивными являются линии с длиной волны 632,8 нм, 1,15 и 3,39 мкм. Волна 632,8 нм находится в видимой части спектра, а волны 1,15 и 3,39 мкм - в инфракрасной.
При пропускании тока через гелий-неоновую смесь газов электронным ударом атомы гелия возбуждаются до состояний 23S и 22S, которые являются метастабильными, поскольку переход в основное состояние из них запрещен квантово-механическими правилами отбора. При прохождении тока атомы накапливаются на этих уровнях. Когда возбужденный атом гелия сталкивается с невозбужденным атомом неона, энергия возбуждения переходит к последнему. Этот переход осуществляется очень эффективно вследствие хорошего совпадения энергии соответствующих уровней. Вследствие этого на уровнях 3S и 2S неона образуется инверсная заселенность относительно уровней 2P и 3P, приводящая к возможности генерации лазерного излучения. Лазер может оперировать в непрерывном режиме. Излучение гелий-неонового лазера линейно поляризовано. Обычно давление гелия в камере составляет 332 Па, а неона - 66 Па. Постоянное напряжение на трубке около 4 кВ. Одно из зеркал имеет коэффициент отражения порядка 0,999, а второе, через которое выходит лазерное излучение, - около 0,990. В качестве зеркал используют многослойные диэлектрики, поскольку более низкие коэффициенты отражения не обеспечивают достижения порога генерации.
С02-лазер с замкнутым объемом. Молекулы углекислого газа, как и другие молекулы, имеют полосатый спектр, обусловленный наличием колебательных и вращательных уровней энергии. Используемый в CO2 - лазере переход дает излучение с длиной волны 10,6 мкм, т.е. лежит в инфракрасной области спектра. Пользуясь колебательными уровнями, можно несколько варьировать частоту излучения в пределах примерно от 9,2 до 10,8 мкм. Энергия молекулам CO2 передается от молекул азота N2, которые сами возбуждаются электронным ударом при прохождении тока через смесь.
Возбужденное состояние молекулы азота N2 является метастабильным и отстоит от основного уровня на расстоянии 2318 см -1, что весьма близко к энергетическому уровню (001) молекулы CO2 (рис. 4). Ввиду метастабильности возбужденного состояния N2 при прохождении тока число возбужденных атомов накапливается. При столкновении N2 с CO2 происходит резонансная передача энергии возбуждения от N2 к CO2. Вследствие этого возникает инверсия заселенностей между уровнями (001), (100), (020) молекул CO2. Обычно для уменьшения заселенности уровня (100), который имеет большое время жизни, что ухудшает генерацию при переходе на этот уровень, добавляют гелий. В типичных условиях смесь газов в лазере состоит из гелия (1330 Па), азота (133 Па) и углекислого газа (133 Па).
Рис. 4. Схема энергетических уровней в CO2-лазере
При работе CO2 - лазера происходит распад молекул CO2 на СО и О, благодаря чему активная среда ослабляется. Далее СО распадается на С и О, а углерод осаждается на электродах и стенках трубки. Всё это ухудшает работу СO2-лазера. Чтобы преодолеть вредное действие этих факторов в закрытую систему добавляют пары воды, которые стимулируют реакцию
СО + О--® CO2.
Используются платиновые электроды, материал которых является катализатором для этой реакции. Для увеличения запаса активной среды резонатор соединяется с дополнительными емкостями, содержащими CO2, N2, Не, которые в необходимом количестве добавляются в объём резонатора для поддержания оптимальных условий работы лазера. Такой закрытый CO2-лазер, в состоянии работать в течение многих тысяч часов.
Проточный СО2-лазер. Важной модификацией является проточный СО2-лазер, в котором смесь газов CO2, N2, Не непрерывно прокачивается через резонатор. Такой лазер может генерировать непрерывное когерентное излучение мощностью свыше 50 Вт на метр длины своей активной среды.
Неодимовый лазер. На рис. 5 показана схема так называемого неодимового лазера. Название может ввести в заблуждение. Телом лазера является не металл неодим, а обычное стекло с примесью неодима. Ионы атомов неодима беспорядочно распределены среди атомов кремния и кислорода. Накачка производятся лампами-молниями. Лампы дают излучение в пределах длин волн от 0,5 до 0,9 мкм. Возникает широкая полоса возбужденных состояний. Совершенно условно она изображена пятью черточками. Атомы совершают безызлучательные переходы на верхний лазерный уровень. Каждый переход дает разную энергию, которая превращается в колебательную энергию всей "решетки" атомов.
Рис. 5. Неодимовый лазер
Лазерное излучение, т.е. переход на пустой нижний уровень, помеченный цифрой 1, имеет длину волны 1,06 мкм.
Показанный пунктиром переход с уровня 1 на основной уровень "не работает". Энергия выделяется в виде некогерентного излучения.
Т-лазер. Во многих практических приложениях важную роль играет СO2-лазер, в котором рабочая смесь находится под атмосферным давлением и возбуждается поперечным электрическим полем (Т-лазер). Поскольку электроды расположены параллельно оси резонатора, для получения больших значений напряженности электрического поля в резонаторе требуются сравнительно небольшие разности потенциалов между электродами, что дает возможность работать в импульсном режиме при атмосферном давлении, когда концентрация CO2 в резонаторе велика. Следовательно, удается получить большую мощность, достигающую обычно 10 МВт и больше в одном импульсе излучения продолжительностью менее 1 мкс. Частота повторения импульсов в таких лазерах составляет обычно несколько импульсов в минуту.
Газодинамические лазеры. Нагретая до высокой температуры (1000-2000 К) смесь CO2 и N2 при истечении с большой скоростью через расширяющееся сопло сильно охлаждается. Верхний и нижний энергетический уровни при этом термоизолируются с различной скоростью, в результате чего образуется инверсная заселенность. Следовательно, образовав на выходе из сопла оптический резонатор, можно за счет этой инверсной заселенности генерировать лазерное излучение. Действующие на этом принципе лазеры называются газодинамическими. Они позволяют получать очень большие мощности излучения в непрерывном режиме.
Лазеры на красителях. Красители являются очень сложными молекулами, у которых сильно выражены колебательные уровни энергии. Энергетические уровни в полосе спектра располагаются почти непрерывно. Вследствие внутримолекулярного взаимодействия молекула очень быстро (за времена порядка 10-11-10-12 с) переходит безызлучательно на нижний энергетический уровень каждой полосы. Поэтому после возбуждения молекул через очень короткий промежуток времени на нижнем уровне полосы Е1 сосредоточатся все возбужденные молекулы. Они далее имеют возможность совершить излучательный переход на любой из энергетических уровней нижней полосы. Таким образом, возможно излучение практически любой частоты в интервале, соответствующем ширине нулевой полосы. А это означает, что если молекулы красителя взять в качестве активного вещества для генерации лазерного излучения, то в зависимости от настройки резонатора можно получить практически непрерывную перестройку частоты генерируемого лазерного излучения. Поэтому на красителях создаются лазеры с перестраиваемой частотой генерации. Накачка лазеров на красителях производится газоразрядными лампами или излучением других лазеров,
Выделение частот генерации достигается тем, что порог генерации создается только для узкой области частот. Например, положения призмы и зеркала подбираются так, что в среду после отражения от зеркала благодаря дисперсии и разным углам преломления возвращаются лишь лучи с определенной длиной волны.
Только для таких длин волн обеспечивается лазерная генерация. Вращая призму, можно обеспечить непрерывную перестройку частоты излучения лазера на красителях.
Генерация осуществлена со многими красителями, что позволило получить лазерное излучение не только во всем оптическом диапазоне, но и на значительной части инфракрасной и ультрафиолетовой областей спектра.
4. Применение лазеров в медицине
В медицине лазерные установки нашли свое применение в виде лазерного скальпеля. Его использование для проведения хирургических операций определяют следующие свойства:
- Он производит относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением тканей он коагулирует края раны "заваривая" не слишком крупные кровеносные сосуды;
- Лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств. Попадание на твердый предмет (например, кость) не выводит скальпель из строя. Для механического скальпеля такая ситуация стала бы фатальной;
- Лазерный луч в силу своей прозрачности позволяет хирургу видеть оперируемый участок. Лезвие же обычного скальпеля, равно как и лезвие электроножа, всегда в какой-то степени загораживает от хирурга рабочее поле;
- Лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая никакого механического воздействия на ткань;
- Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность, ведь с тканью взаимодействует только излучение;
- Луч лазера действует строго локально, испарение ткани происходит только в точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются значительно меньше, чем при использовании механического скальпеля;
- Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля почти не болит и быстрее заживляется.
Практическое применение лазеров в хирургии началось в СССР в 1966 году в институте имени А.В. Вишневского.
Лазерный скальпель был применен в операциях на внутренних органах грудной и брюшной полостей.
В настоящее время лазерным лучом делают кожно-пластические операции, операции пищевода, желудка, кишечника, почек, печени, селезенки и других органов.
Очень заманчиво проведение операций с использованием лазера на органах, содержащих большое количество кровеносных сосудов, например, на сердце, печени.
5. Лазер в офтальмологии
лазер луч офтальмология зрение
Лазер используется для сохранения, улучшения и коррекции зрения. Производимый лазером луч поглощается сетчатки. Несмотря на то что остается шрам, а в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло, это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, что часто используется для присоединения отслоившейся малы, что не влияют на остроту зрения.
Лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза, для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама, для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки. Лазеры также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение.
С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие. Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях. Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля. Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью. Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем.
Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.
В настоящее время интенсивно развивается новое направление в медицине - лазерная микрохирургия глаза. Исследования в этой области ведутся в Одесском Институте глазных болезней имени В. П. Филатова, в Московском НИИ микрохирургии глаза и во многих других "глазных центрах" стран содружества
Первое применение лазеров в офтальмологии было связано с лечением отслоения сетчатки. Внутрь глаза через зрачок посылаются световые импульсы от рубинового лазера (энергия импульса 0,01-0,1 Дж, длительность порядка - 0,1 с.) Они свободно проникают сквозь прозрачное стекловидное тело и поглощаются сетчаткой. Фокусируя излучение на отслоившемся участке, последнюю "приваривают" к глазному дну за счет коагуляции. Операция проходит быстро и совершенно безболезненно.
Вообще, из наиболее серьезных заболеваний глаза, приводящих к слепоте, выделяют пять. Это глаукома, катаракта, отслоение сетчатки, диабетическая ретинопатия и злокачественная опухоль.
Сегодня все эти заболевания успешно лечатся при помощи лазеров, причем только для лечения опухолей разработано и используется три метода:
- Лазерное облучение - облучение опухоли расфокусированным лазерным лучом, приводящее к гибели раковых клеток, потери ими способности к размножению
- Лазерная коагуляция - разрушение опухоли умеренно сфокусированным излучением.
Лазерная хирургия - наиболее радикальный метод. Заключается в иссечении опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным излучением. Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.
Впервые для хирургического лечения глаз лазер был применен в 60-х годах XX века и с тех пор используется для сохранения, улучшения и в некоторых случаях коррекции зрения у сотен тысяч мужчин, женщин и детей во всем мире.
Слово лазер является акронимом. Оно было создано из первых букв пяти английских слов - light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света путем стимулированной эмиссии радиации).
Для создания лазерного луча в трубку нагнетаются специальные газы, а затем через нее пропускается сильный электрический заряд. Офтальмологические лазеры обычно используют один или три различных газа: аргон, который дает зеленый или зеленовато-голубой свет; криптон, который дает красный или желтый свет; neodymium-yttrium-alluminum-garnet (Nd-YAG), который дает инфракрасный луч.
Аргоновый и криптоновый лазеры называются фотокоагуляторами. Производимый ими луч поглощается пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло. Это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, оставляя на ней шрам. Этот вид лазера часто используется для присоединения отслоившейся сетчатки. Несмотря на то, что в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько малы, что не влияют на остроту зрения.
Эти лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их также применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, заболевании, наиболее распространенном среди чернокожих пациентов.
Аргоновый и криптоновый лазеры применяются также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза. Аргоновый лазер также можно применять для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама.
Лазер Nd-YAG является фоторазрушителем. Вместо того чтобы выжигать ткань, он ее взрывает. Его можно использовать несколькими способами, например для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки.
Этот вид лазера также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение. С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие.
Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях.
Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля.
Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью.
Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем. Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.
Заключение
Лазеры решительно и притом широким фронтом вторгаются в нашу действительность. Они необычайно расширили наши возможности в самых различных областях - обработке металлов, медицине, измерении, контроле, физических, химических и биологических исследованиях. Уже сегодня лазерный луч овладел множеством полезных и интересных профессий. Во многих случаях использование лазерного луча позволяет получить уникальные результаты. Можно не сомневаться, что в будущем луч лазера подарит нам новые возможности, представляющиеся сегодня фантастическими.
Мы уже начали привыкать, что "лазер все может". Подчас это мешает трезво оценить реальные возможности лазерной техники на современном этапе ее развития. Неудивительно, что чрезмерные восторги по поводу возможностей лазера иногда сменяются некоторым охлаждением к нему. Все это, однако, не может замаскировать основной факт - с изобретением лазера человечество получило в свое распоряжение качественно новый, в высокой степени универсальный, очень эффективный инструмент для повседневной, производственной и научной деятельности. С годами этот инструмент будет все более совершенствоваться, а вместе с этим будет непрерывно расширяться и область применения лазеров.
Список литературы
1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 1986.
2. Тарасов Л.В. Лазеры. Действительность и надежды. - М. Наука, 1995.
3. Сивухин В.А. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 1980.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Ознакомление с историей открытия и свойствами лазеров; примеры использования в медицине. Рассмотрение строения глаза и его функций. Заболевания органов зрения и методы их диагностики. Изучение современных методов коррекции зрения с помощью лазеров.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 18.07.2014Процесс лазерного излучения. Исследования в области лазеров в диапазоне рентгеновских волн. Медицинское применение CO2–лазеров и лазеров на ионах аргона и криптона. Генерация лазерного излучения. Коэффициент полезного действия лазеров различных типов.
реферат [7,1 M], добавлен 17.01.2009Лазерные методы диагностики. Оптические квантовые генераторы. Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Ангиография. Диагностические возможности голографии. Термография. Лазерная медицинская установка длялучевой терапии.
реферат [178,1 K], добавлен 12.02.2005Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Меры защиты от лазерного излучения. Проникновение лазерного излучения в биологические ткани, их патогенетические механизмы взаимодействия. Механизм лазерной биостимуляции.
реферат [693,2 K], добавлен 24.01.2011Физические основы применения лазерной техники в медицине. Типы лазеров, принципы действия. Механизм взаимодействия лазерного излучения с биотканями. Перспективные лазерные методы в медицине и биологии. Серийно выпускаемая медицинская лазерная аппаратура.
реферат [8,0 M], добавлен 30.08.2009Причины близорукости - дефекта зрения, при котором изображение падает перед сетчатой глаза. Способы коррекции миопии - очки, контактные линзы и лазерная коррекция. Описание технологии фоторефракционной кератоэктомии с использованием эксимерных лазеров.
презентация [459,5 K], добавлен 20.09.2011Лечение продуктами пчеловодства. Противовоспалительное, антиоксидантное, регенераторное, рассасывающее действие продуктов пчеловодства. Применение мёда, прополиса, маточного молочка, пчелиного яда в офтальмологии, спектр их биологических эффектов.
презентация [4,2 M], добавлен 06.12.2016Краткие сведения о заболеваниях глаз, их общая характеристика и степень распространенности на современном этапе. Факторы риска развития, этиология и патогенез глаукомы, кератита и конъюнктивита. Растения, используемые в офтальмологии, их эффективность.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 02.05.2016Целебные свойства плодов черники, их применение для улучшения зрения. Черника в истории и культуре. Научная классификация черники. Места произрастания, ботаническое описание. Внешние признаки, сбор, сушка и хранение. Препараты на основе черники.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 11.10.2013Биологическая активность, природные источники и роль витаминов в обменных процессах, функциональном состоянии органа зрения. Проведение витаминотерапии в офтальмологии. Участие комплекса Черника Форте в синтезе зрительного пигмента сетчатки, фоторецепции.
презентация [1,6 M], добавлен 05.05.2015Использование витаминов В в офтальмологии для профилактики и лечения болезней. Применение рибофлавина при ухудшении зрения. Функции и пищевые источники никотиновой кислоты, холина, кальция пантотената, пиридоксина, биотина, инозитола, левокарнитина.
презентация [1,5 M], добавлен 18.12.2014Изучение фармакогнозии как отрасли фармации. Применение в современной медицине лекарств растительного происхождения. Механизм действия горечи, ее физические и химические свойства. Применение растения для повышения аппетита и улучшения пищеварения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.01.2015Описание физико-химических свойств морфина. Изучение истории открытия алкалоида мака "морфин". Рассмотрение особенностей применения в современной медицине представителей группы наркотических аналгетиков. Анализ действия морфина на организм человека.
реферат [53,1 K], добавлен 19.01.2016Типы и характеристики микроскопа как оптического инструмента: увеличение, поле зрения, диаметр выходного зрачка. Использование операционного микроскопа в офтальмологии, в ЛОР-практике, в стоматологии, при хирургических вмешательствах на щитовидной железе.
реферат [1,1 M], добавлен 02.04.2014Антибиотики как вещества природного, полусинтетического происхождения, подавляющие рост живых клеток. Механизм действия и токсическое влияние актериостатических препаратов широкого спектра. Применение противогрибковых средств и противовирусных препаратов.
презентация [1,1 M], добавлен 16.09.2014Правила, порядок действий и особенности анестезии при стенозе в области гортани или начальной части трахеи. Операция ларингэктомии по поводу злокачественных новообразований гортани, пластические операции на ушной раковине. Анестезия в офтальмологии.
реферат [19,3 K], добавлен 19.02.2010Своевременная диагностика при повреждении глаз как обязательное условие сохранения зрения. Симптомы офтальмологических заболеваний: покраснение, бактериальный конъюнктивит и инородные тела в роговице. Ячмень - острое воспаление мейбомиевой железы.
доклад [36,5 K], добавлен 08.06.2009Общее понятие о квантовой электронике. История развития и принцип устройства лазера, свойства лазерного излучения. Низкоинтенсивные и высокоинтенсивные лазеры: свойства, действие на биологические ткани. Применение лазерных технологий в медицине.
реферат [37,7 K], добавлен 28.05.2015Оптическая неинвазивная диагностика и ее применение. Очковая линза, предназначенная для коррекции зрения. Типы и функции эндоскопов, предназначенных для введения во внутренние полости тела человека с целью осмотра и проведения различных манипуляций.
реферат [2,1 M], добавлен 12.05.2016Рассмотрение принципа работы медицинского робота "Да Винчи", позволяющего хирургам выполнять сложные операции, не касаясь пациента и с минимальным повреждением его тканей. Применение роботов и современных нанотехнологий в медицине и их значение.
реферат [1,2 M], добавлен 12.01.2011
