Бактериотоксическая светотерапия с использованием лазеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Национальный Исследовательский Университет

Московский Авиационный Институт

Курсовая работа

по дисциплине: «Узлы и элементы БТС»

на тему: «Бактериотоксическая светотерапия с использованием лазеров»

Выполнила: Москвичева Екатерина, гр. 90-302Б

Москва 2016

Введение

Слово LASER (Light Amplifacation by the Stimulated Emission) с английского переводится как Усиление Света путем Стимулирования Излучения. Само действие лазера было описано еще Энштейном в далеком 1917 году, но первый работающий лазер был построен лишь спустя 43 года Теодором Мейманом, который работал в компании Hugрes Aircraft. Для получения миллисекундных импульсов лазерного излучения он использовал кристалл искусственного рубина как активную среду. Длина волны того лазера была 694 нм. Через некоторое время был испробован уже лазер с длиной волны в 1060 нм, что является ближней ИК-областью спектра. В качестве активной среды в этом лазере выступали стеклянные стержни, легированные неодимом.

Но практического применения в то время лазер не имел. Ведущие специалисты-физики искали ему предназначение в различных сферах деятельности человека. Первые экспериментальные опыты с лазером в медицине были не совсем успешные. Лазерное излучение, на тех волнах довольно плохо поглощалось, точно контролировать мощность еще не было возможности. Однако в 60-х годах лазер на красном рубине хорошо себя показал в офтальмологии.

Медицинское лазерное оборудование появилось еще в 60-е прошлого столетия, и с тех пор многие осознали высокую эффективность, безопасность и перспективы его использования при самых различных заболеваниях. К настоящему времени разработаны новейшие аппараты, отличающиеся комфортностью в использовании, широкими возможностями, низким весом и многими другими преимуществами. Лазерное оборудование применяется в сложнейших операциях, диагностических и клинических процедурах. Существуют приборы и для домашней эксплуатации.

В настоящее время лазерное оборудование эффективно используется практически во всех сферах медицинской деятельности: хирургии, урологии, гинекологии, отоларингологии, дерматологии, стоматологии, эстетической хирургии, косметологии в клиниках, лечебных центрах, косметологических салонах любого уровня.

Медицинские лазеры смогут:

· произвести бескровный разрез кожи и мягких тканей;

· удалить объёмные образования и пигментные пятна;

· уничтожить сосудистые «звездочки»;

· раздробить камни в почках или желчном пузыре;

· провести эпиляцию;

· убрать следы акне и другие рубцы; омолодить кожу и т. д

1. Лазеры

1. CO 2 -лазер

Рис. 1

Лазер на углекислом газе - это первый хирургический лазер, который активно используется с 1970-х годов по настоящее время. Высокое поглощение в воде и органических соединениях (типичная глубина проникновения 0,1 мм) делает СО₂-лазер подходящим для широкого спектра хирургических вмешательств, в том числе для гинекологии, оториноларингологии, общей хирургии, дерматологии, кожно-пластической и косметической хирургии.

Поверхностное воздействие лазера позволяет иссекать биоткань без глубокого ожога. Это также делает CO₂-лазер не опасным для глаз, т.к. излучение не проходит сквозь роговицу и хрусталик. Конечно, мощный направленный луч может повредить роговицу, но для защиты достаточно иметь обычные стеклянные или пластиковые очки.

Недостаток длины волны 10 мкм состоит в том, что очень трудно изготовить подходящее оптическое волокно с хорошим пропусканием. И до сих пор наилучшим решением является зеркальный шарнирный манипулятор, хотя это достаточно дорогое устройство, сложное в юстировке и чувствительное к ударам и вибрации.

Другим недостатком CO₂-лазера - это его непрерывный режим работы. В хирургии для эффективного резания необходимо быстро испарять биоткань без нагрева окружающих тканей, для чего нужна высокая пиковая мощность, т.е. импульсный режим. Сегодня в CO₂-лазерах для этих целей применяют так называемый "суперимпульсный" режим (superpulse), при котором лазерное излучение имеет вид пачки коротких, но в 2 - 3 раза более мощных импульсов, по сравнению со средней мощностью непрерывного лазера.

CO₂ -лазер в медицине применяется почти исключительно как «оптический скальпель» для резания и испарения во всех хирургических операциях. Режущее действие сфокусированного лазерного пучка основано на взрывном испарении внутри- и внеклеточной воды в области фокусировки, благодаря чему разрушается структура материала. Разрушение ткани приводит к характерной форме краев раны. В узко ограниченной области взаимодействия температура 100 °С превышается лишь тогда, когда достигнуто обезвоживание (испарительное охлаждение). Дальнейшее повышение температуры приводит к удалению материала путем обугливания или испарения ткани. Непосредственно в краевых зонах образуется из-за плохой в общем случае теплопроводности тонкое некротическое утолщение толщиной 3040 мкм. На расстоянии 300600 мкм уже не образуется повреждение ткани. В зоне коагуляции кровеносные сосуды диаметром до 0,51 мм спонтанно закрываются.

2.Неодимовый лазер

Неодимовый лазер - это самый распространенный тип твердотельного лазера и в промышленности, и в медицине. Его активная среда - кристалл алюмоиттриевого граната, активированного ионами неодима Nd:YAG, - позволяет получить мощное излучение в ближнем ИК-диапазоне на длине волны 1,06 мкм практически в любом режиме работы с высоким КПД и с возможностью волоконного выхода излучения. Поэтому вслед за CO₂-лазерами в медицину пришли неодимовые как для целей хирургии, так и терапии.

Рис. 2

Глубина проникновения такого излучения в биоткани равна 6 - 8 мм и довольно сильно зависит от ее типа. Это означает, что для достижения такого же режущего или испаряющего эффекта, как у CO₂-лазера, для неодимового требуется в несколько раз более высокая мощность излучения. А во-вторых, происходит значительное повреждение подлежащих и окружающих лазерную рану тканей, что отрицательно сказывается на послеоперационном ее заживлении, вызывая различные осложнения, типичные для ожоговой реакции - рубцевание, стеноз, стриктура и т.п.

Предпочтительная сфера хирургического применения неодимового лазера - это объемная и глубокая коагуляция в урологии, гинекологии, онкологические опухоли, внутренние кровотечения и т. п. как в открытых, так и в эндоскопических операциях.

Важно помнить, что излучение неодимового лазера невидимо и опасно для глаз даже в малых дозах рассеянного излучения.

Использование в неодимовом лазере специального нелинейного кристалла КТР (калий-титан-фосфат) позволяет удваивать частоту излучаемого лазером света. Получаемый таким образом КТР-лазер, излучающий в видимой зеленой области спектра на длине волны 532 нм, обладает способностью эффективно коагулировать кровенасыщенные ткани и используется в сосудистой и косметической хирургии.

3.Гольмиевый лазер

Кристалл алюмоиттриевого граната, активированный ионами гольмия, - Ho:YAG, способен генерировать лазерное излучение на длине волны 2,1 мкм, которое хорошо поглощается биотканью. Глубина его проникновения в биоткань составляет около 0,4 мм, т.е. сравнима с CO₂-лазером. Поэтому гольмиевый лазер обладает применительно к хирургии всеми преимуществами СО₂-лазера. Но двухмикронное излучение гольмиевого лазера в то же время хорошо проходит через кварцевое оптическое волокно, что позволяет использовать его для удобной доставки излучения к месту хирургического вмешательства. Это особенно важно, в частности, для проведения малоинвазивных эндоскопических операций.

Рис. 3

Излучение гольмиевого лазера хорошо коагулирует сосуды размером до 0,5 мм, что вполне достаточно для большинства хирургических вмешательств. Двухмикронное излучение, к тому же, вполне безопасно для глаз.

Типичные выходные параметры гольмиевого лазера: средняя выходная мощность 5 - 100 Вт, максимальная энергия излучения - до 6 Дж, частота повторения импульсов - до 40 Гц, длительность импульса - около 500 мкс.

Сочетание физических параметров излучения гольмиевого лазера оказалось оптимальным для целей хирургии, что позволило ему найти многочисленные применения в самых различных областях медицины

4. Диодный лазер

В настоящее время существует целая гамма диодных лазеров, имеющих широкий спектр длин волн от 0,6 до 3 мкм и параметров излучения. Основными достоинствами диодных лазеров являются высокий КПД (до 60%), миниатюрность и большой ресурс работы (более 10,000 часов).

Рис. 4

Типичная выходная мощность одиночного диода редко превышает 1 Вт в непрерывном режиме, а энергия импульса - не более 1 - 5 мДж. Для получения мощности, достаточной для хирургии, одиночные диоды объединяют в наборы, состоящие от 10 до 100 элементов, расположенные в виде линейки, или к каждому диоду присоединяют тонкие волокна, которые собирают в жгут. Такие композитные лазеры позволяют получать 50 Вт и более непрерывного излучения на длине волны 810 - 960 нм, которые сегодня применяются в гинекологии, офтальмологии, косметологии и др.

Основной режим работы диодных лазеров - непрерывный, что ограничивает возможности их использования в лазерной хирургии. При попытках реализовать суперимпульсный режим работы чересчур длинные импульсы (порядка 0,1 с) на длинах волн генерации диодных лазеров в ближнем ИК-диапазоне рискуют вызвать чрезмерный нагрев и последующее ожоговое воспаление окружающих тканей.

5.Эрбиевый лазер

Эрбиевый (Er:YAG) лазер имеет длину волны излучения 2,94 мкм (средний ИК-диапазон). Режим работы - импульсный. Глубина проникновения в биоткань излучения эрбиевого лазера составляет не более 0,05 мм (50 мкм), т.е. его поглощение еще в 5 - 10 раз выше, чем у CO₂-лазера, и он оказывает исключительно поверхностное воздействие. Такие параметры практически не позволяют коагулировать биоткань.

Основные направления применения эрбиевого лазера в медицине: - микрошлифовка кожи, - перфорация кожи для взятия проб крови, - испарение твердых тканей зуба, - испарение поверхности роговицы глаза для исправления дальнозоркости.

Излучение эрбиевого лазера неопасно для глаз, как и у CO₂-лазера, и для него также нет надежного и дешевого волоконного инструмента.

Рис. 5

2. Лазеры в офтальмологии

Глаз с его прозрачными преломляющими средами - идеальная модель для использования лазерной коагуляции.

При лечении глаукомы, катаракты используется рубиновый лазер «Ятаган - 1» и твердотельные лазеры на неодиме (ИАГ) с модуляцией добротности. Красный свет рубинового лазера слабо поглощается кровью, поэтому эти лазеры малоэффективны при сосудистых поражениях органа зрения. К недостаткам этих устройств относят: нестабильность энергии на выходе и необходимость систематической проверки и юстировки этих установок.

Достоинства аргоновых лазеров: высокая монохроматичность излучения, стабильность частоты, широкий диапазон экспозиции воздействия, достаточная мощность (3 Вт), надежная дозиметрия, оснащенность световодом на волоконной оптике, не требуется постоянная юстировка аппарата.

Лазерная коагуляция представляет меньшую опасность для окружающих тканей - перифокальные изменения не распространяются больше чем на 1 мм от фокуса облучения.

Лазерная стимуляция для по вышения остроты зрения. Для этой цели используют излучение He- Ne лазера, Ar - лазера, или Al₂O₃ - лазер (рубиновый).

После окончания лечения улучшение остроты зрения наступает у 65% больных, острота зрения повышается с 0,1 - 0,3 до 0,5 - 0,8

Побочное действие лазера не установлено. Обнаружено [15-18] улучшение активности палочковых и колбочковых элементов сетчатки глаза.

Осложнения при лазерном лечении заболеваний глаз

высыхание и помутнение роговицы,

ожоговая реакция роговицы на облучение. (чтобы предотвратить осложнения, проводится терапия (облепиховое масло, витамины В₁, В₂,

кровоизлияние в сетчатку (у диабетиков) незначительное, быстро рассасывается и не оказывают выраженного влияния на функции глаза.

появление пузырьков воздуха над сетчаткой - признак надвигающегося разрыва ткани в очаге коагуляции. (для предотвращения уменьшают интенсивность облучения),

отслоение сетчатки. (исчезает спонтанно, не требует специального лечения),

помутнение хрусталика. (Имеет не прогрессирующий характер, с течением времени происходит полное рассасывание).

3. Лазеры в онкологии

Лазерное испарение опухоли. Лазерная коагуляция

Лазерное излучение используется в основном при лечении больных без метастазов. Можно разрушать опухоль до 200 см2 и более. Лазерное испарение не занимает много времени. Проводят амбулаторно. Оно не вызывает побочных реакций в организме. Для проведения испарения злокачественных опухолей с помощью расфокусированного пучка излучения нужно выбрать режим облучения (плотность мощности, доза, время облучения)

Плотность мощности - величина мощности, приходящаяся на 1 см2 поверхности облучаемого объекта [18].

,

Где Рвых - мощность на выходе манипулятора, Вт,

S - площадь лазерного пятна, см2.

Доза облучения - количество световой энергии, которую необходимо подать на 1 см2 опухоли для ее полного разрушения.

W = H*t,

Где W-[Дж/см2],

t - время облучения.

Время облучения - время, в течение которого необходимо облучать опухоль до ее полного разрушения.

,

где W и t определены экспериментально(есть таблицы [17]).

При облучении лазером непрерывного действия необходима анестезия, новокаин.

Лазерная коагуляция - самостоятельный высокоэффективный метод лечения опухолей путем их коагуляции с помощью умеренно сфокусированного луча лазера. Аппаратура: СО2 - лазер в непрерывном режиме, l=10,6 мкм, Рвых=30 Вт, dлуча? 5 мм.

Лазерную коагуляцию применяют для разрушения ограниченных злокачественных опухолей кожи, слизистых оболочек, метастазов, множественных опухолевых узлов.

Лазерная коагуляция протекает бескровно.

Заживление раны идет быстрее. Лазерную коагуляцию производят в лабораторных условиях.

Преимущества метода

- однократность воздействия,

- отсутствие вредного влияния на организм,

- хорошие непосредственные и отдаленные результаты,

- хорошая переносимость,

- отсутствие противопоказаний.

4. Лазеры в гинекологии

В гинекологии лазерную технику применяют для профилактики, диагностики, лечения заболеваний.

Используют He - Ne - лазер, воздействуя на рефлексогенные точки и точки акупунктуры у больных с хроническими воспалительными заболеваниями придатков матки CO₂ - лазер применяют для коагуляции эрозии шейки матки.

В диагностике акушерско - гинекологических заболеваний лазерное излучение используют при микроскопических и голографических исследованиях, для просвечивания мягкотканных образований при различных заболеваниях, например, у беременных женщин с сахарным диабетом, нефропатией, гипертонической болезнью

ЛИ используют в качестве освещения при исследовании внутренних органов.

Стимулирующее действие красного цвета (l=0,63 мкм) приводит к нормализации функции яичников. В онкологии лазеры используют в диагностике раковых заболеваний половых органов.

При операциях на гортани используют совмещенные с операционным микроскопом лазерные установки на СО₂«Ромашка - 2», «Саяны - МТ» или установку типа «Радуга» на алюмоиттриевом гранате с неодимом. Лазерное излучение подводят с помощью световода к внутренним элементам гортани через эндоскоп с источником «холодного» света, который используется в качестве канала наблюдения.

Осложнения при лазерных операциях на гортани классифицируются как:

- первичные, к которым относят ожог слизистой оболочки в результате воспламенения эндотрахеальной трубки или ожог тканей вне операционного поля;

- вторичные: обструкция (от лат. преграда, помеха) эндотрахеальной трубки тканью, подвергшейся лазерному воздействию, ожог металлической поверхностью ларингоскопа, отек, обугливание слизистой оболочки с обструкцией дыхательных путей;

- поздние: рубцевание, нарушение функций голосовых складок вследствие удаления большого количества ткани.

Однако анализ результатов лазерных операций на гортани [17] свидетельствует о единичных случаях осложнений.

Лазерную хирургию широко применяют при ряде заболеваний полости носа (полипах, рецидивирующих носовых кровотечениях, хронических ринитах (насморках, гаймороэтмоидитах и др.)[17,18].

При этом используют СО₂ - лазеры, соединенные с микроскопом и микроманипулятором, либо лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом снабженные ручными манипуляторами

Операции проводят под местной анестезией расфокусированным лазерным лучом.

Для тонзиллэктомии (удаление миндалин) лазеры не используют из-за отсутствия преимуществ перед обычной тонзиэктомией. (хотя разработано четыре варианта таких операций

В отиатрии лазерное излучение применяют при ряде заболеваний наружного слухового прохода, полости среднего уха. Используют СО₂, Ar, Nd лазеры и лазерные установки на алюмоиттриевом гранате с неодимом.

Лазерная терапия при ЛОР - заболеваниях Используют низкоэнергетическое излучение (ЛГ - 76 ), облучая расфокусированным лучом. Лазерная терапия миндалин способствует снижению активности ревматического процесса. Используют лазерное облучение через световод при лечении заболеваний носа и околоносовых пазух (ЛГ - 75 - 1, «Ягода») [18].

Для лечения хронических воспалений среднего уха используют лазеры ЛГ - 75, ЛГ - 56, ЛГ - 1, УФЛ - 01. Прекращается гноетечение, улучшается состояние звукопроводящего аппарата среднего уха и др.

5. Стоматологический лазер

Самое главное, что произошло за последние годы - лазер перестал быть для стоматологов «дорогой игрушкой». В принципе, революционных изменений в техническом плане за последние годы не происходило - просто потому, что это отлаженная апробированная и проверенная технология, уже доказавшая свою эффективность. Это стало ясно не сегодня и не вчера. А вот чего действительно не хватало лазерной стоматологии, так это ее восприятия стоматологами всерьез. И кажется, этот рубеж удалось преодолеть. Сейчас в стоматологии нашло применение несколько типов лазеров. Расскажем о них чуть подробнее.

Углекислотный лазер - предназначен для выполнения манипуляций на мягких тканях. Это и эполюсы, и различные гиперплазии, и лейкоплакии, гингивиты, пародонтиты… то есть очень широкий спектр работы на мягких тканях, особенно в ситуациях, когда имеется воспалительная составляющая.

Эрбиевый лазер - это, в первую очередь, работа на твердых тканях, хотя его спектр показаний для мягких тканей также значителен. Этот лазер широко применяется при препарировании кариозных полостей, позволяя практически избежать работы бормашиной. Он прекрасно подходит для работы на кости - если есть воспалительный процесс, с помощью эрбиевого лазера можно эффективно убирать грануляции.

Диодный лазер, который нашел в стоматологии наиболее широкое применение (в том числе и из-за своей доступной цены). Это, в первую очередь, лазер для мягких тканей, кроме того его можно использовать как эндодонтический лазер - с его помощью можно стерилизовать каналы и запечатывать дентинные канальцы. Кроме того, возможно его применение для отбеливания зубов.

6. Лазеры в дерматологии

Использование лазеров в дерматологии вызвано возникновением аллергических реакций на медикоментозном лечение. В наше время в дерматологии применяются He-Ne лазеры, аргоновые, СО₂, неодимовые и полупроводниковые лазеры. Их используют для лечения трофических язв, экземы, нейродермита, псориаза, красного плоского лишая, вирусных и доброкачественных поражений кожи. (Ракчеев А.П., 1986).

В практической медицине лазерное излучение применяют в основном для:

· стимуляции нарушенных обменных процессов и трофики тканей,

· коагуляции очага поражения.

Под влиянием излучения активизируется регенеративный процесс, уменьшаются и исчезают боли в очагах поражения, прекращается зуд, происходит активизация обмена клеточных элементов. Наряду с местными выявляются и общие изменения в обмене и реакциях в организме.

Особенностью низкоинтенсивного лазерного облучения является то, что в коже не возникают грубые деструктивные изменения, в облученном участке и организме в целом наблюдается активация обменных и регенераторных процессов.

7. Лазерный скальпель

Рис. 6

Виды лазерных скальпелей

В течение длительного времени в ДГКБ № 20 им. К.А. Тимирязева применялись отечественные углекислотный и ИАГ-неодимовый лазерные скальпели, которые благодаря целому ряду положительных качеств сыграли огромную роль во внедрении новых методов лечения. Излучение углекислотного лазера (длина волны 10,6 мкм) интенсивно поглощается гидрофильными и кровенасыщенными тканями, что обеспечивает хороший режущий эффект и снижает глубину повреждающего воздействия. Вместе с тем, коагулирующие свойства излучения оказываются недостаточными, а отсутствие возможности его передачи по гибкому и тонкому оптическому волокну затрудняет использование этого излучения при эндоскопических операциях.

Более эффективно применение лазерных скальпелей на A ИГ: Nd (1,06 мкм) с гибким оптоволоконным выводом. Это излучение глубоко проникает в биоткани и обеспечивает хороший гемостатический эффект. Однако для осуществления режима резания ткани необходимо излучение большой мощности, что ведет к увеличению термического повреждения прилежащих к зоне воздействия тканей.

Недостатком скальпелей обоих типов является сложность их обслуживания.

В последние годы появились лазерные аппараты на основе мощных полупроводниковых диодов, свободные от многих недостатков. Их отличают малые габаритные размеры и потребляемые мощности, высокая надежность, простота обслуживания и, что немаловажно, - сравнительно низкая стоимость. Обеспечиваемые ими уровни мощности излучения - десятки ватт - позволяют применять их для проведения большинства эндоскопических операций.

В аппаратах на лазерных диодах наиболее часто используется излучение с длинами волн около 0,81, 0,97 и 1,06 мкм, которое хорошо распространяется по гибким световодам. Причем, излучение с длинами волн 0,81 и 1,6 мкм, лучше обеспечивающее прогрев сравнительно больших массивов биоткани, применяется для коагуляции при бесконтактном методе, а излучение с длиной волны около 0,97 мкм, которое гораздо более эффективно для рассечения биотканей, - для контактных хирургических вмешательств.

Рис. 7 Устройство лазерного скальпеля

Схема предлагаемого лазерного излучающего устройства для медицинской обработки изображена на фигуре 1.

Обозначения на фигуре 1:1 - генератор лазерного излучения, 2 - блок формирования лазерного излучения, 3 - скальпельная головка, 4, 5 - лазерные скальпели - наконечники, 6 - держатель, выполненный в виде пинцета, 7,8 - излучающие площадки, 9 - первое световодное волокно, 10 - второе световодное волокно, 11 третье световодное волокно, 12 - делитель лазерного излучения, 13, 14 - оптические адаптеры, 15 - управляемый оптический фазовращатель, 16 - элемент согласования, 17 - генератор пилообразного напряжения, 18 - оптический элемент затухания, 19 - регулирующий элемент.

На фигуре 2 изображена конструкция излучающей скальпельной головки.

Обозначения на фигуре 2:4,5 - лазерные скальпели-наконечники, 6 - держатель, выполненный в виде пинцета, 7,8 - излучающие площадки, 9 - первое световодное волокно На фигуре 3 показано сечение рабочих площадок лазерных скальпелей - наконечников и распределение плотности энергии между ними.

Работа лазерного скальпеля

Представьте себе операционную, где рядом с операционным столом находится СО2-лазер. Излучение лазера поступает в шарнирный световод -- систему полых раздвигающихся трубок, внутри которых свет распространяется, отражаясь от зеркал. По световоду излучение попадает в выходную трубку, которую держит в своей руке хирург. Он может перемещать ее в пространстве, свободно поворачивая в разных направлениях и тем самым посылая лазерный луч в нужное место. На конце выходной трубки есть маленькая указка; она служит для наведения луча -- ведь сам луч невидим. Луч фокусируется в точке, которая находится на расстоянии 3-5 мм от конца указки.

Глубина разреза составляет 2-3 мм. Часто рассечение тканей выполняют не в один, а в несколько приемов, рассекая как бы послойно. В отличие от обычного скальпеля, лазерный скальпель не только рассекает ткани, но может также сшивать края разреза, иными словами, может производить биологическую сварку. Биологическая сварка осуществляется за счет коагуляции жидкости, содержащейся в рассекаемых тканях и специально выдавливаемой в промежуток между соединяемыми участками ткани.

Лазерный луч делает относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением ткани коагулирует края раны, «заваривая» встречающиеся на пути разреза кровеносные сосуды. В силу своей прозрачности лазерный луч позволяет хирургу хорошо видеть оперируемый участок. Лезвие обычного скальпеля всегда в какой-то мере загораживает хирургу рабочее поле. Лазерный луч рассекает ткань как бы на расстоянии, не оказывая на нее механического давления. В отличие от операции обычным скальпелем, хирург в данном случае может не придерживать ткань рукой или инструментом. Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность - ведь с тканью взаимодействует здесь только излучение. Луч лазера действует локально; испарение ткани происходит только в точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются при этом значительно меньше, чем при использовании обычного скальпеля. Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля относительно быстро заживляется.

В следствии вышесказанного сделаем следующие выводы.

Прежде всего это малотравматичная операция, т.е. разрез очень тоненький, практически невидный. При работе лазера нет кровоточивости, т. к. лазер одномоментно с разрезом коагулирует сосуды (останавливает кровотечение). Вследствие чего сокращается период заживления раны в два раза. Есть возможность сшивать небольшие раны при помощи лазерного скальпеля(без швов).

Механизм хирургического действия лазерного излучения на ткани Действие лазерного луча на биологические ткани основано на следующих эффектах:

-- энергия монохроматического когерентного светового пучка резко повышает температуру на соответствующем ограниченном участке тела;

-- тепловое воздействие распространяется на очень небольшую площадь, так как ширина сфокусированного пучка составляет 0,01 мм; в «облучаемом» месте температура повышается до 400 °С;

-- в результате «точечного» воздействия высокой температуры патологический участок мгновенно сгорает и испаряется.

Следствием влияния лазерного излучения является:

-- коагуляция белков живой ткани;

-- переход тканевой жидкости в газообразное состояние;

-- разрушение ткани, образующееся взрывной волной.

Особенности биологического действия лазерного излучения зависят от следующих факторов:

1. Длина волны.

2. Длительность импульсов.

3. Структура ткани.

4. Физические свойства облучаемой ткани (пигментация, толщина, плотность, степень наполнения кровью).

При увеличении мощности лазерного излучения прямо пропорционально возрастает сила и глубина его воздействия па ткани. К настоящему времени разработаны десятки типов лазеров, предназначенных для выполнения разнообразных хирургических операций. Хирургические лазеры различают по следующим показателям:

-- длина волны;

-- модальность (непрерывная или прерывистая генерация световой энергии);

-- способ подведения излучения к тканям (контактный или бесконтактный).

Хирургические вмешательства производят при помощи сфокусированного излучения. Обычная процедура рассечения при помощи лазера, выполняется выходной трубкой, при которой точка фокусирования лучей должна оказаться на поверхности операбельной ткани. Излучение 20 Вт в диаметре светового пятна, которое не должно превышать 1 мм, обеспечивает плотность 2,5 кВт/см2. Проникновение излучения при соблюдении этих условий, доходит до глубины примерно 50 мкм. В результате происходит быстрое разогревание и испарение тканей - уникальный эффект рассечения тканей при помощи лазерного луча. Для того, чтобы зашить разрезанную ткань, используют расфокусирование луча, для чего отодвигают конец выходной трубки на небольшое расстояние от ткани. Снижая интенсивность примерно до 25 Вт/см2, испарения тканей не происходит, а лишь проявляется в виде запаривания - таким образом образуется едва заметный шов.

Область применения лазерного скальпеля

Лазерный скальпель используется при проведении большого количества операций:

· в брюшной полости (аппендэктомия, холецистэктомия, иссечение спаек, грыжесечение, резекция паренхиматозных органов и мн.др.);

· на трахеобронхиальном дереве (удаление трахеальных и бронхиальных свищей, реканализация обтюрирующих опухолей бронхов и трахеи);

· в оториноларингологии (исправление носовой перегородки, аденэктомия, удаление рубцовых стенозов наружного слухового прохода, тимпанотомия, удаление полипов и др.);

· в урологии (удаление карцином, полипов, атеромы кожи мошонки);

· в гинекологии (удаление кист, полипов, опухолей).

Применяются лазеры и в пластической хирургии. Практически все клиники, занимающиеся проведением таких операций, имеют в своем арсенале лазерную аппаратуру. Проведение разрезов с помощью лазерного скальпеля позволяет избежать отеков, синяков, уменьшить риск инфицирования и развития осложнений.

Лазеры в стоматологической хирургии применяются при проведении следующих операций: френэктомии, гингивэктомии, удалении капюшонов при перикоронарите, выполнении разрезов при установке имплантатов и других. Применение лазерных технологий в стоматологии позволяет уменьшить количество используемых анестетиков, избежать послеоперационных отеков и осложнений, ускорить время заживления послеоперационных ран.

Лазерные технологии позволяют успешно устранять различные сосудистые патологии: венозные и артерио-венозные дисплазии, лимфангиомы, кавернозные гемангиомы и другие. Благодаря лазерам, лечение сосудистых заболеваний стало практически безболезненным с минимальным риском развития осложнений и хорошим косметическим эффектом.

Появление лазера кардинально изменило развитие офтальмологии. При помощи лазерного скальпеля можно делать сверхточные разрезы вплоть до микрона, что не способна сделать рука даже очень опытного хирурга. В настоящее время при помощи лазера можно успешно лечить катаракту, глаукому, заболевания сетчатки глаза, проводить кератопластику и многие другие.

До появления лазеров поиски методов лечения отслоения сетчатки привели к следующему. Нужно закрыть разрыв сетчатки, но ведь она находится внутри глаза. Предложили способ, состоящий в том, что до больного места добирались с тыльной стороны глаза. Для чего рассекали веки и вытаскивали глазное яблоко наружу. Оно висело только на нервных волокнах. Затем через внешнюю оболочку осуществляли термокоагуляцию, при помощи которой добивались рубцового сращения краев разрыва с прилегающими тканями. Очевидно, что такая сложная операция требует, во-первых, виртуозного мастерства хирурга и, во-вторых, что также очень важно, решимости больного пойти на такой шаг.

С появлением лазеров были начаты исследования по их использованию для лечения отслоения сетчатки. Эти работы проводились в институте имени Г. Гельмгольца в Москве и в клинике имени В. П. Филатова в Одессе. Метод лечения был выбран необычный. Для проникновения к больному месту уже не надо производить разрез века и вытаскивать глазное яблоко. Для этого был использован прозрачный хрусталик. Именно через него было предложено проводить операцию. Для технической реализации операции был разработан прибор, называемый офтальмокоагулятор марки ОК-1. Прибор состоит из основания, на котором размещены источники питания и электрическая часть аппаратуры с органами управления. На основании на специальном шланге с помощью гибкого соединения подвешена излучающая головка с рубиновым лазером. На одной оптической оси с лазером располагается система прицеливания, которая позволяет через зрачок тщательно исследовать глазное дно, найти пораженное место и навести на него (прицелить) луч лазера. Для этого служат две рукоятки, находящиеся в руках хирурга. Вспышка обеспечивается нажатием кнопки, расположенной на одной из рукояток. Выдвигающаяся шторка предохраняет глаза хирурга во время вспышки. Для удобства работы врача-оператора и обслуживающего персонала прибор снабжен световой и звуковой сигнализацией. Энергия импульсов регулируется от 0,02 до 0,1 Дж. Сама техника операции состоит в следующем. Сначала врач с помощью оптического визира исследует глазное дно больного и, определив границы заболевшего участка, рассчитывает необходимое количество вспышек и потребную энергию каждой вспышки. Затем, следуя по границам заболевшего участка, производит их облучение. Вся операция напоминает сварку металла точечным методом.

Свойства лазерного излучения позволяют создать новые высокоэффективные методики. Примером может служить процедура коррекции такой патологии, как искривление хрящевой части носовой перегородки. При этой процедуре хрящ перегородки нагревается лазерным излучением до температуры 60…70 о С. При этой температуре хрящевая ткань становится пластичной и перегородке может быть придана необходимая форма. При остывании с фиксацией новой формы упругость восстанавливается и в дальнейшем сохраняется. Следует отметить, что благодаря низкой температуре нагрева не повреждаются центры роста в хряще. Поэтому такая процедура может производиться в детском возрасте.

Совсем недавно в лазерной медицине появилось новое направление - фотодинамическая терапия. И теперь «световой нож» применяют для удаления практически любых злокачественных опухолей. Сущность этого метода заключается в том, что в организм больного вводят специальные вещества, резко повышающие светочувствительность опухолевой ткани. Опухоль захватывает этого вещества в 10-15 раз больше, чем окружающие ее здоровые ткани. Облучение опухоли лазером приводит к образованию свободных радикалов кислорода, что и вызывает ее распад.

Использование лазерных технологий дает возможность улучшить технику хирургического лечения больных с заболеваниями мягких тканей полости рта, слизистой оболочки рта и пародонта. Лазерное излучение при воздействии на биоткани обеспечивает сочетание хороших режущих и коагулирующих свойств. Управление режимами работы лазерных аппаратов позволяет проводить операции на мягких тканях полости рта атравматично, с минимальным повреждением окружающих и подлежащих тканей.

Сложно назвать область медицины, где свойства лазерного излучения не нашли эффективного применения. Продолжающееся совершенствование лазерных технологий, обучение все большего количества медицинских работников работе с лазерами, возможно, приведут в ближайшее время к преобладанию лазерной хирургии над традиционными методами оперативного вмешательства.

Преимущества лазерного скальпеля перед обычным.

По сравнению с обычным такой скальпель обладает целым рядом достоинств:

· Лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств, надежностью в работе; во-вторых, лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая на нее какого-либо механического давления;

· Лазерный скальпель имеет абсолютную стерильность, поскольку с тканью взаимодействует только излучение, причем в области рассечения возникает высокая температура;

· Лазерный луч производит почти бескровный разрез, поскольку с рассечением тканей коагулируют края раны, как бы “заваривая” мелкие сосуды;

· Лазерный луч позволяет хирургу хорошо видеть оперируемый участок, в то время как скальпель загораживает рабочее поле.

· Возможность выполнения не только рассечения, но и сшивания тканей.

· рана от лазерного скальпеля (как показали клинические наблюдения) почти не болит и относительно скоро заживляется. Все это привело к тому, что лазерный скальпель был применен на внутренних органах грудной и брюшной полостей. Им делают операции на желудке, делают кожно-пластические операции.

· Отличный косметический результат - минимально инвазивная процедура, проведение которой не требует разрезов и крупных проколов, а соответственно, не оставляет никаких рубцов.

· Сравнительно малое время проведения процедуры. Лечение не требует много времени и отвлечений от работы.

· Лазеры могут снижать необходимость в местной анестезии (в стоматологии)

· Действие происходит исключительно в оперируемой точке. Прилегающие участки не задеваются и не травмируются.

Недостатки лазерного скальпеля

· В настоящее время незначительное число медицинских работников прошли специальную подготовку для работы с лазерами.

· Приобретение лазерного оборудования требует значительных материальных затрат и увеличивает стоимость лечения.

· Использование лазеров представляет определенную опасность для медицинских работников, поэтому они должны строго выполнять все меры предосторожности при работе с лазерным оборудованием.

· Эффект от применения лазеров в некоторых клинических случаях может быть временным, и в дальнейшем может потребоваться проведение повторной операции.

Вывод

Уникальные свойства лазерного излучения сделали лазеры незаменимыми в самых разных областях науки, в том числе и медицине. Лазеры в медицине открыли новые возможности в лечении многих заболеваний.

Лазеры можно использовать как хирургический ножа или эффективное точного устройство для лечения отслоения сетчатки глаза, кариеса, доброкачественных и злокачественных новообразований (невусы, очаги меланомы, базилиома и другие опухоли и ткани).

Опыт использования лазерных скальпелей в медицинских учреждениях показал реальную возможность улучшения качества лечения и уменьшения страдания пациента при одновременном сокращении послеоперационного периода и сроков лечения. Лазерная техника нового поколения заслуживает широкого внедрения в практику

стерилизация медицинский плазма формальдегидный

Список литературы

1. Патент РФ на полезную модель «Лазерное медицинское устройство» № 46435 от 11.07.2005 г.)

2. Тарасов Л.В. Лазеры. Действительность и надежды. - М. Наука, 1985. -176с.

Размещено на Allbest.ru

...