Загружается, подождите...

НовостиВопрос-ответАнонсыЗаболеванияЛекарстваПомощьКлиники 








Новости

Стоматологические заболевания

Сайт журнала для женщин

Горнолыжные курорты Свердловской и Челябинской области

Права наследования

Причины седения волос

Что делать, если нужен цифровой ортопантомограф?

ВСД – болезнь 21 века

Дарите людям добро

Опыт применения лечебных масок с пробиотическими свойствами

Чем заняться зимой?
ЛАЗЕРЫ В КАРДИОЛОГИИ
Дата: 27.12.2010

Слово ЛАЗЕР - это аббревиатура, составленная из начальных букв слов английской фразы: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Впервые генерацию излучения большой спектральной плотности мощности получили в 1953-54 гг. Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс на молекулах аммиака для микроволнового излучения 23,87 ГГц, поэтому первое название принципиально нового аппарата было МАЗЕР - Microwave Amplification. Эта работа отмечена Нобелевской премией 1964 года.

В медицине используют лазеры ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) диапазона. Для медико-биологических исследований представляют интерес УФ лазеры с длиннаи волн 265 нм и 280 нм (максимумы поглощения нуклеиновых кислот и белков). В видимом диапазоне наибольшее количество работ проведено с гелий-неоноваым лазером 628 нм, основное излучение которого соответствует максимуму поглощения каталазы и образованию синглетного кислорода, хотя основной максимум для синглетного кислорода в 2 раза больше и лежит в ИК области. Ведутся разработки рентгеновского и даже гамма-лазера, которые смогут найти применение не только в технике, но и в медицине. Особый интерес представляет мягкое рентгеновское излучение с длиной волны в области 23,2-43,7 Á с высоким пропусканием для воды и большим поглощением углеродом, что обеспечивает высокий контраст живых клеток в их естественном окружении, большое проникновение в ткань и возможность неразрушающей рентгеновской голографии живых структур (Кротов Ю.А., 2004).

В зависимости от среды генерации вынужденного излучения лазеры могут быть твердотельными, жидкостными или газовыми. В настоящее время используются эрбиевые, гольмиевые и СО2 лазеры для трансмиокардиальной реваскуляризации и твердотельные неодимовые (Nd:YAG) лазеры для других видов кардиохирургии (Bruneval. P., 1987). При использовании твердотельных лазеров с длиной волны 1,06 мкм слабое поглощение в тканях, проникновение на глубину порядка 10 мм и выделение энергии в большем объеме ткани обеспечивает хороший коагуляционный эффект и возможность резки ткани без кровотечения. В отличие от твердотельных и полупроводниковых лазеров при использовании СО2-лазеров (длина волны 10,6 мкм) энергия поглощается в тонком слое 40-50 мкм. При использовании этого лазера необходимо использовать зеркально-линзовые световоды, что ограничивает возможности хирурга (Deutsch T.F., Anderson P.R., 1987). В последние годы наблюдается тенденция вытеснения СО2-лазеров малогабаритными, относительно недорогими и высоконадежными полупроводниковыми лазерами, особенно в тех случаях, когда требуется глубокое резание ткани и коагуляция (Минаев В.П., 2003).

Для целей ангиопластики успешно используются импульсные лазерные аппараты на александрите (Kuper J.W., 1987). Применение импульсных ультрафиолетовых эксимерных лазеров в микрохирургии сосудов благодаря фотоабляции уменьшает повреждение стенки сосуда, так как позволяет проводить разрезы глубиной всего на несколько (10-120) мкм (Gross F.W., Bowker T.J., 1987). Резко растет производство и использование как в лазерной терапии, так и в хирургии полупроводниковых диодных лазеров и твердотельных с диодной накачкой. Лишь эксимерные лазеры, позволяющие получать ультрафиолет (для смеси аргон-фтор 193 нм, для ксенона-хлора – 308 нм), сохраняют свои позиции в некоторых областях сосудистой хирургии и офтальмологии. Диодные лазеры могут использоваться во всех областях медицины. В медицине рост продаж диодных лазеров в основном достигнут за счет мощных диодных лазеров и их стэков 100 мВт-10 Вт и более. Такие лазеры используются для хирургии, удаления волос в косметологических целях и для фотодинамической терапии. Например, решетки лазерных диодов использованы фирмой "Coherent" в установке стоимостью 150 тыс. долларов. Однако, мощные СО2 лазеры не сдают свои позиции в тех примененях, где необходима малая расходимость луча.

Первый твердотельный лазер на монокристалле рубина создан Т. Мейманом с сотрудниками в американской фирме «Хьюз Ресеч» в1960 г. В этом же году чуть позже благодаря группе американцев под руководством А. Джавана появился первый газовый гелий-неоновый лазер с излучением на длине волны инфракрасного диапазона 1,153 мкм. Только через 2 года появился наиболее распространенный до недавнего времени в лазерной терапии гелий-неоновый красный лазер, излучающий на длине волны 628,3 нм. Однако большой мощности, необходимой для развития лазерной хирургии, эти лазеры не могли обеспечить. В 1964-66 гг. Кумар Пател (США) создал первый лазер на углекислом газе. На разных видах такого лазера оказалось возможным достичь в непрерывном режиме излучения с длиной волны 10,6 мкм (инфракрасный диапазон) мощности в десятки и даже сотни ватт.

Другой революционный прорыв, как теперь ясно, для лазерной терапии и хирургии связан с созданием полупроводниковых лазеров. Излучение при определенных условиях возникает в области n-p перехода на границе двух типов полупроводников. Это явление было обнаружено еще в 1927 г. в СССР О.В. Лосевым и вторично в 1952 г. Дж. Хейнесом и Х. Бриггсом. Первые полупроводниковые лазеры были малой мощности и созданы еще в 1962 г. Они не могли до недавнего времени конкурировать с газовыми и твердотельными лазерами для хирургии, но постепенно вытеснили последние для низкоинтенсивной терапии. Их преимущество заключается в высоком КПД до 40% (углекислотный лазер имеет наиболее высокий КПД 10%), в портативности, надежности, относительно малой стоимости и т.д. Отсутствие необходимости в высоковольтном питании и водяном охлаждении указывает на их перспективность и в лазерной хирургии. В настоящее время созданы диодные лазеры с мощностью отдельного диода до 6 Вт и объединенные с помощью волоконного соединения системы (стеки), обеспечивающие в режиме непрерывного излучения мощность до 60 Вт. Достигнутая плотность мощности для волоконных схем с решетками микролинз до 20 кВт/ см2. Это позволяет проводить любые хирургические полостные операции, используя преимущества полупроводниковых лазеров по сравнению с газовыми и твердотельными.

В зависимости от плотности мощности лазерного излучения на поверхности ткани проявляются разные его эффекты. Лазеры с мощностью до 100 мВт, обеспечивающие плотность мощности в диапазоне от 0,1 до 10 мВт/см2, относят к терапевтическим, низкоинтенсивным. Считают, что их действие не является тепловым. Однако выделение тепла неизбежно в локальных внутриклеточных участках при поглощении фотонов лазерного излучения акцепторами соответствующих длин волн (пигменты, порфирины), при конформационных изменениях макромолекул, деформации мембран. Возможно, однако, и поглощение этого тепла или непосредственно энергии фотонов при гель-золь переходах внутри клетки. Лазеры мощностью от 0,1 до 1 Вт при плотности мощности от 100 до 800 мВт/см2 используют для фотодинамической терапии. Для увеличения нагрева и избирательного разрушения опухолевых клеток используют специальные красители (фотогем, фотосенс и др.), поглощающие лазерное излучение соответствующей длины волны и достаточно избирательно накапливающиеся в опухолевой ткани (Cross M., Milgrom L., 1984; Странадко Е.Ф., 1997). Более мощные лазеры 1-100 Вт для непрерывного излучения используют для микрохирургии и при полостных операциях.

В конце 60-х, - начале 70-х годов «лазерный скальпель» стал использоваться в онкологии, при операциях на желчных путях и в кожно-пластической хирургии (А.А. Вишневский (мл), Б.М. Хромов, С.Д. Плетнев, Б.В. Огнев и др.). Еще в середине 60-х годов офтальмологи СССР уже применяли «лазерный скальпель» для перфорации передней камеры глаза при глаукоме и приживления сетчатки (М.М. Краснов, Л.А. Линник и др.). В 1974 лазер был использован при операциях на пищеводе, желудке, кишечнике, желчных путях, печени и поджелудочной железе (О.К. Скобелкин, Е.И. Брехов, В.П. Башилов). Впервые для удаления опухоли мозга лазер был применен врачами нейрохирургической клиники Граца в Австрии в 1976 г. С 1979 г. в СССР началось серийное производство углекислотных лазеров для хирургии («Скальпель-1», 10,6 мкм, мощность 25 Вт), с 1989 г. - АИГ-неодимовых твердотельных лазеров («Радуга-1», 1,06 мкм, мощность на выходе световода 10-50 Вт). В настоящее время хирургические лазеры на парах меди выпускают ФИАН «Яхрома-М» и завод в Сергиевом Посаде. Лазеры на углекислом газе выпускают фирмы АО «Юнимед», КБП (Тула), «Плазма» (Рязань). Их мощность от 5 Вт - у установки «Доктор» (Рязань) до 40 Вт - у «Ланцета-4» (Тула) и 80 Вт - у «Ланцета-3». Твердотельный хирургический лазер на базе аппарата «СТН-20» выпускает «МедОптоТех» (Москва).

Полупроводниковые хирургические лазеры в последние годы начали выпускать ведущие фирмы на Западе «Росслин медикал» («Шарплан 6020», Израиль) и немецкая фирма «Дорнье» («Медилаз-Д» 50 Вт). Разрешены МЗ РФ к выпуску в России аппараты «АЛ-6000» (НПО «АЛКОМ-медика»), «Лазон-10-П», «ЛС-0,97» (ИРЭ-Полюс, Москва), «АТКУС-15» (АО «Полупроводниковые приборы» С.-Петербург).

В 1999 г. объем продаж лазерной техники для медицины в мире приблизился к 2 млрд. долл. в год (в США 1250 млн. долларов). Из них на хирургические лазеры приходится 820 млн. долларов США, офтальмологические –365 млн., диагностические – 170 млн., аксессуары и обслуживание 510 млн. На продажу терапевтических лазеров всех видов для медицины приходится всего 60 млн. долларов США. При этом диодные (полупроводниковые) лазеры составляют уже более 60%.

Перейти ко всем новостям