Лазерне обладнання в терапії та хірургії

Історія відкриття лазера

Квантова електроніка – галузь фізики, яка вивчає методи посилення і генерації електромагнітного випромінювання на основі явища вимушеного випромінювання в нерівноважних квантових системах. Ще в 1940 році фізик А.Фабрикант  вказав на можливість використання явища вимушеного випромінювання для посилення електромагнітних хвиль.

М. Басов                       А. Прохоров                        Ч. Таунс

Датою народження квантової електроніки можна вважати 1954 рік, коли М. Басов і А. Прохоров в СРСР і незалежно від них Дж. Гордон, Х. Цайгер  і Ч. Таунс  у США створили перший квантовий генератор (мазер) на молекулах аміаку, де застосували явище індукованого випромінювання для створення мікрохвильового генератора радіохвиль довжиною 1, 27 см. Слово мазер утворено початковими літерами слів англійської фрази: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. У 1963 році М. Басов, А. Прохоров та Ч. Таунс були удостоєні Нобелівської премії за розробку нового принципу генерації та підсилення радіохвиль.

Перший лазер на кристалі рубіна, що давав випромінювання на довжині хвилі 0,6934 мкм, був створений Т. Мейманом  у 1960 рік. Оптична накачка в ньому реалізується за допомогою імпульсних газорозрядних ламп. Рубіновий лазер був першим твердотілим  лазером, також виділяються лазери на неодимовому склі й на кристалах гранату з неодимом (довжина хвилі 1,06 мкм). Накачування в ньому здійснюється електронним ударом в газовому розряді і резонансною передачею енергії від допоміжного газу (у даному випадку – гелію) основному (неону). Твердотільні лазери дозволили отримати генерацію потужних коротких  і надкоротких  імпульсів світла.

А. Джаваном був створений перший газовий лазер на суміші атомів гелію і неону (довжина хвилі 0,6328). Серед інших типів газових лазерів виділяються потужні лазери на вуглекислому газі (довжина хвилі 10,6 мкм, допоміжні гази – азот і гелій), аргонові лазери (+0,4880 і 0,5145 мкм), кадмієвий лазер (+0,4416 і 0,3250 мкм), лазер на парах міді,  (ланцюгової реакції сполуки фтору з воднем), ексимерні лазери (накачування за рахунок розпаду молекул в основному стані), хімічні лазери (накачування за рахунок хімічних реакцій).

У кінці 1960-х були розроблені і створені лазери на молекулах органічних барвників, які мають надзвичайно широку смугу підсилення, що дозволяє плавно перебудовувати частоту генерації при використанні дисперсійних елементів (призми, дифракційні  гратки). Набір із певних барвників дозволяє охопити весь оптичний діапазон.

Лазери дозволили здійснити новий метод отримання об’ ємних і кольорових зображень, названих голографією.

 

Принцип дії та будова лазера

Слово “лазер” утворено із перших літер фрази: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що означає посилення світла за допомогою вимушеного випромінювання). Лазер – оптичний квантовий генератор – пристрій, що перетворює енергію накачування (світлову, електричну, теплову, хімічну та іншу) в енергію електромагнітної хвилі.

Випромінювання лазера може бути безперервним, з постійною потужністю, або імпульсним, що досягає гранично великих потужностей. У деяких схемах робочий елемент лазера використовується в якості оптичного підсилювача для випромінювання від іншого джерела в енергію когерентного, монохроматичного, поляризованого і вузькоспрямованого потоку випромінювання.  Існує велика кількість видів лазерів, які використовують в якості робочого середовища всі агрегатні стани речовини. Окремі типи лазерів, наприклад лазери на розчинах барвників або поліхроматичних твердотільні лазери генерують частоти  у широкому спектральному діапазоні. Лазери бувають мікроскопічні (для певних напівпровідникових лазерів) та можуть сягати розмірів футбольного поля (для певних лазерів, робочим тілом якого є неодимове скло). Унікальні властивості випромінювання лазерів застосовуються у різних областях медицини, науки і техніки, а також у побуті.

Мовою квантової теорії вимушене випромінювання означає перехід атома з вищого енергетичного стану до нижчого, але не самовільно, як при звичайному випромінюванні, а внаслідок зовнішнього впливу. Зрозуміло, що для того, щоб відбувався процес підсилення світла, необхідно, щоб концентрація атомів на енергетичних рівнях, які відповідають збудженому стану, була більшою, ніж на нижчих рівнях. Такий стан називається інверсною заселеністю.

Розглянемо будову і принцип роботи газового гелій-неонового лазера. Основним його елементом є розрядна трубка, заповнена сумішшю газів гелію і неону. Парціальний тиск гелію – 1мм рт. ст., неону – 0,1 мм рт. ст. Атоми неону є випромінюючими (робочими), атоми гелію – допоміжними, які необхідні для створення інверсної заселеності атомів неону. На рисунку 1 схематично зображені енергетичні рівні атомів гелію і неону.

Рис. 1. Енергетичні рівні атомів гелію та неону (Літери С, В, А відповідають енергетичним рівням 2, 3, 2.).

 

При електричному розряді в трубці збуджуються атоми гелію, які переходять в стан 2. Перший збуджений рівень гелію 2 збігається з енергетичним рівнем 3 атомів неону. Співударяючись з атомами неону атоми гелію передають їм свою енергію і переводять їх у збуджений стан 3. Таким чином, в трубці створюється активне середовище, яке складається з атомів неону з інверсною заселеністю. Спонтанний перехід окремих атомів неону з рівня 3 на рівень 2 викликає появу окремих фотонів, які взаємодіючи із збудженими атомами неону, викликають індуковане когерентне випромінювання.

Для збільшення потужності трубку поміщають в дзеркальний резонатор. Відбиваючись від дзеркал, потік фотонів багаторазово проходить вздовж осі трубки, при цьому в процес індукованого випромінювання включається все більше число збуджених атомів і інтенсивність індукованого випромінювання зростає.

 

Рис. 2. Будова гелій-неонового лазера.

 

Будова гелій-неонового лазера схематично показана на рисунку 2. Розрядна трубка 1 з торців закрита плоскопаралельними пластинками 4. Для створення у трубці електричного розряду в неї введені два електроди 2 і 3. Резонатор складається із плоского 5 і увігнутого 6 дзеркал з багатошаровим діелектричним покриттям. Коефіцієнт відбивання цих дзеркал ~ 98-99 %.

Рис.3. Cхема гелій-неонового лазера: 1 – скляна трубка із сумішшю гелію і неону; 2 – катод; 3 – анод; 4 – дзеркало із коефіцієнтом пропускання меншим за 0,1%; 5 – сферичне дзеркало, коефіцієнт пропускання якого 1-2%.

Рис.4 Зовнішній вигляд установки з гелій неоновим лазером.

Для збільшення потужності трубку поміщають в дзеркальний резонатор. Відбиваючись від дзеркал, потік фотонів багаторазово проходить вздовж осі трубки, при цьому в процес індукованого випромінювання включається все більше число збуджених атомів і інтенсивність індукованого випромінювання зростає.

Накачування в лазері здійснюється потужним спалахом ксенонової лампи.

Для виділення напрямку лазерної генерації використовується елемент лазера – оптичний резонатор. Ним служить пара дзеркал, які встановлені паралельно одне одному. Найчастіше використовують дзеркала вгнуті.

Схема ОКГ зображена на рис. 5, де 1 – активне середовище, 2 і 3 – суцільне і напівпрозоре дзеркала.

Розглянемо фотон, який рухається паралельно до осі кристала. Він породжує лавину фотонів, які летять у тому самому напрямку (рис. 5,а). Частина цієї лавини частково пройде крізь напівпрозоре дзеркало 3 назовні, а частина відіб’ється і наростатиме в активному середовищі (рис. 5,б). Коли лавина електронів дійде до суцільного дзеркала 2, вона частково поглинеться, але після відбивання від дзер­кала 2 підсилений потік фотонів знову рухатиметься так само, як і первинний фотон (рис. 5,в). Багаторазово підсилений потік фотонів, вийшовши з генератора крізь напівпрозоре дзеркало, утворює точно напрямлений пучок променів світла.

Довжина шляху, який проходить хвиля між двома відбиваннями, повинна становити ціле число довжин хвиль:

,   або   ,

де n=1, 2,…

Якщо виконано цю умову, то хвилі, які при кожному відбиванні виходять з генератора через дзеркало 3, когерентні між собою.

Перший газовий лазер на суміші атомів неону і гелію був створений Джованом в 1960 р

 В газових лазерах інверсна заселеність рівнів здійснюється електричним розрядом, що збуджується в газах.

Один з перших твердотільних ОКГ, що працює за схемою трьох рівнів (Рис  ), був створений у 1960 р. Т. Мейманом

.

Рис.6. Трьохрівневі переходи електронів у рубіновому лазері.

      Рубіновий лазер (Рис.6) створений на основі кристала рубіну, що є оксидом алюмінію AL₂O₃ із домішкою хрому Cr₂O₃ у кількості 0,03 – 0,05%. Певна частина атомів у гратці кристала рубіна заміщена атомами Cr^3+, які утворюють активне середовище.

Накачка відбувається світлом потужної імпульсної лампи.

 

Схема будова лазера на рубіні показана на рисунку 7.

Рис 7. Схема будови лазера на рубіні.

 

Величезну потужність лазерного променя використовують для випаровування матеріалів у вакуумі, для зварювання і обробки надтвердих матеріалів. Застосовуючи лазери, отримують кольорові об’ємні зображення предметів у фотографії, кіно і телебаченні (так звана голографія). Перспективним є застосування лазерних променів у засобах зв’язку і наукових дослідженнях.

 

 

Рис.8. Блок-схема типової лазерної установки. 1-Оптичний випромінювач;2-Блок накопичення енергії (блок накачки); 3- Блок живлення; 4-Система індикації  параметрів лазерного  випромінювання; 5-Система керування лазерним променем; 6-Об’єкт, що обробляється лазерним променем; 7- Двокоординатний стіл; 8 -Блок керування, (в сучасних верстатах -система програмного керування двокоординатним столом).

 

Властивосі лазерного випромінювання:

1)    малий кут  розходження пучка світла (для газових лазерів , для твердо тільних );

2)    виняткова монохроматичність ();

3)    найпотужніші джерела світла – 10¹⁴ Вт/с (Сонце – 7*10³ Вт/с);

4)    ККД близько 1%.

Фізичною основою роботи лазера служить явище вимушеного (індукованого) випромінювання. Суть явища полягає в тому, що збуджений атом здатний випромінити фотон під дією іншого фотона без його поглинання, якщо енергія останнього дорівнює різниці енергій рівнів атома до і після випромінювання. При цьому випромінений фотон когерентний фотону, який викликав випромінювання (є його «точною копією»). Таким чином відбувається посилення світла. Цим явище відрізняється від спонтанного випромінювання, в якому випромінювані фотони мають випадкові напрямки поширення, поляризацію і фазу.

Великий  внесок у розробку питання про вимушене  випромінювання  вніс А. Ейнштейн.  Гіпотеза Ейнштейна полягає в тому, що під дією електромагнітного поля частоти ω молекула (атом) може: перейти з більш низького енергетичного рівня на більш високий з поглинанням енергії фотона;

перейти з більш високого енергетичного рівня на більш низький з випусканням фотона енергією; крім того, як і під час відсутності збудливого поля, залишається можливим мимовільний перехід молекули (атома) з верхнього на нижній рівень з випусканням фотона енергією.

За властивостями вимушене випромінювання  істотно відрізняється від спонтанного. Найбільш характерна риса вимушеного випромінювання полягає в тому, що виникший потік поширюється в тому ж напрямку, що й початковий збудливий потік.  Частоти і поляризація вимушеного і первісного випромінювань також рівні.  Вимушений потік когерентний збудливому.

 

Класифікація лазерів

Лазери класифікуються: за схемами функціонування, за агрегатним станом робочого тіла, за методом отримання інверсного стану, за фізичними особливостями активних центрів.

На теперішній час прийнято наступну класифікацію лазерів та випромінювань:

·       Твердотільні.

·        Напівпровідникові.

·       Рідинні.

·       Газові на атомних переходах.

·       Газові на іонних переходах.

·       Молекулярні.

·       Фотодисоціаційні.

·       Електроіонізаційні.

·       Газодинамічні.

·       Хімічні.

·       Плазменні.

·       Ексимерні.

·       Лазери на вільних електронах.

·       Рентгенівські лазери.

·       Гамма-лазери.

·       Лазери з перебудовою довжини хвилі генерації.

·       Комбінаційні лазери.

·       Випромінювання оптичного діапазону (3 1012-3 1020) Гц.

·       Інфрачервоні хвилі: 100мкм – 7600 А0 .

·       Видиме світло: (7600- 3900)А0.

·       Ультрафіолетові хвилі: (3900-10)А0.

·       Рентгенівське випромінювання: (10 – 0,01)А0.

·       Гамма випромінювання: 0,01А0 і менше.

·       Випромінюваня радіодіапазону: 100000км – 01мм (3-3 1012)Гц.

 

Як уже зазначалося, першим квантовим генератором був рубіновий твердотільний лазер, твердотільні лазери на люмінесцируючих твердих середовищах (діелектричні кристали і скло). В якості активаторів зазвичай використовувалися іони рідкоземельних елементів або іони групи заліза Fe. Накачування було оптичне і здійснюється за три-або чотирирівневої схемою. Сучасні твердотільні лазери здатні працювати в імпульсному режимі.

Напівпровідникові лазери хоча є твердотільними, проте традиційно виділяються в окрему групу, оскільки мають інший механізм накачування, а квантові переходи відбуваються між дозволеними енергетичними зонами,а не між дискретними рівнями енергії. Напівпровідникові лазери – найбільш уживаний в побуті вид лазерів. Крім цього застосовуються в спектроскопії, в системах накачування інших лазерів, а також у медицині.

 

Лазери на барвниках – це тип лазерів, в яких  використовують  як активне середовище розчин флюоресцируючих,  з утворенням широких спектрів, органічних барвників.  Можуть працювати в безперервному та імпульсному режимах. Основною особливістю- є можливість перебудови довжини хвилі випромінювання в широкому діапазоні. Застосовуються в спектроскопічних дослідженнях.

Газові лазери – це лазери великої потужності, монохроматичності, що мають вузьку спрямованість випромінювання із оптичним накачуванням, активним середовищем якого є суміш газів і парів. Працюють у безперервному та імпульсному режимах. У залежності від системи накачування газові лазери поділяють на газорозрядні лазери, газові лазери з оптичним збудженням і порушенням заряджених частинок ,  газодинамічні та хімічні лазери. За типом лазерних переходів розрізняють газові лазери на атомних переходах, іонні лазери, молекулярні лазери принцип роботи яких будується на електронних, коливальних і обертальних переходах молекул.

 

Газодинамічні лазери – газові лазери з тепловою накачкою, інверсія населеностей в яких створюється між збудженими коливально-обертальними рівнями гетероядерних молекул шляхом адіабатичного розширення, рухається з високою швидкістю газової суміші (частіше N₂ + CO₂ + He або N₂ + CO₂ + Н₂О, робоча речовина – CO₂) .

Ексимерні лазери – різновид газових лазерів, які працюють на енергетичних переходах ексимерних молекул, здатних існувати лише деякий час у збудженому стані. Накачування здійснюється пропущенням через газову суміш пучка електронів, під дією яких атоми переходять у збуджений стан, фактично представляють собою середовище з інверсною заселеністю. Ексимерні лазери відрізняються високими енергетичними характеристиками, малим розкидом довжини хвилі,  генерацією та можливістю її плавної перебудови у широкому діапазоні.

Хімічні лазери – різновид лазерів, джерелом енергії для яких служать хімічні реакції між компонентами робочого середовища (суміші газів). Лазерні переходи відбуваються між збудженими коливально-обертальними і основними рівнями складових молекул продуктів реакції. Для протікання хімічних реакцій у середовищі необхідна наявність вільних радикалів, для чого використовуються різні способи впливу на молекули для їх дисоціації. Для них характерні: широкий спектр генерації в ближній ІЧ області, велика потужність безперервного та імпульсного випромінювання.

Лазери на парах металів

Лазери на вільних електронах – лазери, активним середовищем яких є вільні електрони, що коливаються у зовнішньому електромагнітному полі (за рахунок чого здійснюється випромінювання) і поширюються у напрямку випромінювання. Основною особливістю є можливість плавної широкодіапазонної перебудови частоти генерації. Випромінювання квантових каскадних лазерів виникає при переході електронів між шарами гетероструктури напівпровідника і складається з двох типів проміння, причому вторинний промінь має досить незвичайні властивості і не вимагає великих витрат енергії. Серед різних типів лазерів певне місце займає волоконний лазер – лазер, резонатор якого побудований на базі оптичного волокна, всередині якого повністю або частково генерується випромінювання. Існує ще багато інших видів лазерів, розвиток принципів яких на даний момент є пріоритетним завданням досліджень (рентгенівські лазери , гамма-лазери  та ін.)

                  

Розвиток лазерної техніки дозволив сформувати великий науково-технічний напрямок – взаємодії когерентного монохроматичного електромагнітного випромінювання з біологічними системами – лазерної медицини. Лазерне випромінювання успішно застосовуються в хірургії, онкології, офтальмології, терапії, стоматології, урології, гінекології, щелепно-лицевій хірургії, нейрохірургії, ендоскопії, фізіотерапії. Відкриття лазерного фотогідравлічного ефекту дало широкий спектр можливостей для пластичної хірургії. В онкології для лікування ран, виразок, шкіряних захворювань застосовують низькоінтенсивне лазерне випромінювання.

Розглядаючи біологічну дію лазерного випромінювання можна виділити три напрямки використання його в медицині.

До першого напрямку належить дія на тканини імпульсним або безперервним випромінюванням з невеликою енергією, коли ще не відбувається зневоднення та випаровування тканин. Це, переважно, застосування лазерної радіації в дерматології та онкології.

Лазерна радіація застосовується у дерматології для лікування бородавок, гнійних гранульом, доброякісних новоутворень шкіри. Лазерний промінь вибірково поглинається забарвленими структурами. Він руйнує лише пігментні ділянки тканини. Ця його здатність використовується для лікування захворювань шкіри, наприклад, для виведення вроджених плям, татуювання. Донедавна вважали невиліковними вроджені червоно-сині плями на шкірі. У таких плямах епідерміс має нормальну структуру, порушена лише структура сітки кровоносних судин під епідермісом. Для лікування використовують синьо-зелене випромінювання від аргонового лазера, яке проходить через прозорий для нього епідерміс практично не пошкоджуючи його. А далі це випромінювання поглинається гемоглобіном кровоносних судин, зумовлюючи їх термічне пошкодження та закупорку. На цьому місці утворюється безбарвний рубець.

Випромінювання високої потужності, використовують в хірургії як скальпель. Лазерний промінь направляють за допомогою гнучкого світловода на тканину. Світловод закінчується лінзою та ручкою. Промінь фокусується в точку з діаметром у декілька десятимільярдних часток метра. Таким “скальпелем” розтинають тканину тіла, забезпечуючи стерильність. Розтин проводиться дуже точно і швидко, не спричиняє кровотечі, оскільки висока температура на місці розтину зумовлює миттєву коагуляцію білків і просвіт кровоносних судин закривається.

Лазери використовують в офтальмології для лікування глаукоми, катаракти, відшарування сітківки тощо. Глаукома – підвищення внутрішньо очного тиску, зумовлене порушенням відтоку внутрішньоочної рідини. Причиною цього є пошкодження початкового відрізка системи відтоку. Створено лазерну установку, яка дає модульований світловий імпульс, енергія в одному імпульсі виділяється за мільйонні частки секунди. При модульованому імпульсі потужність зростає дуже швидко і термічний ефект не встигає розвинутись. Лазерна дія стає холодною, в точці фокусування променя утворюється отвір.

При відшаруванні сітківки використовується лазерне випромінювання з невеликою енергією. Промінь проходить через прозорі тканини ока, не пошкоджуючи їх, фокусується на очному дні у місці відшарування сітківки і там виникає точковий опік. Потім утворюється рубець, що приварює сітківку до розміщеної над нею судинної оболонки, і зір відновлюється.

Використовують лазерний “скальпель” у нейрохірургії, адже завдяки йому патологічне вогнище можна видалити без механічного контакту з ніжними тканинами нервової системи. Сфокусований до мінімуму лазерний промінь використовують для зшивання судин мозку як на поверхні мозкової тканини, так і в глибині. Зшивають судини діаметром, меншим від 0,5 мм, звичайна хірургічна техніка не дає таких можливостей.

Лазерним випромінюванням можна (коагуляцією) припинити кровотечу зі шлунка та дванадцятипалої кишки за допомогою фіброгастроскопії. Лазери також можуть бути використані в стоматології для діагностики тріщин на емалі, які виявити іншими методами неможливо.

Використовують методи хірургічного лікування за допомогою лазера у легеневій, серцево-судинній хірургії, у стоматології, отоларингології, урології та інших галузях.

Низькоенергетичне лазерне випромінювання не пошкоджує клітини і тканини, створює біостимулювальний ефект, активізує найважливіші процеси життєдіяльності організму. У клітині підвищується активність важливих біоенергетичних ферментів, при цьому посилюється енергетичний обмін, зростає біосинтетична активність, тобто збільшується вміст вуглеводів, білків, нуклеїнових кислот тощо.

Лазерне випромінювання стимулює поділ клітин, прискорює регенерацію кісткової, сполучної, епітеліальної та м’язової тканин, підвищує здатність до приживлення трансплантатів шкіри, стимулює імунну систему (підсилюється функціональна активність лімфоцитів, лейкоцитів, збільшується вміст білка у крові).

У практичній медицині використовують також лазеропунктуру як аналог голкотерапії. Для лазерної пункції (ЛП) найчастіше використовують малопотужні лазери, які генерують випромінювання в червоній ділянці спектра (гелій-неонові з нм). Зручно підводити лазерне випромінювання за допомогою світловолоконної оптики (світловодів).

Низькоенергетичне випромінювання не викликає морфологічних змін, але зумовлює певні біохімічні та фізіологічні зсуви в організмі, тобто створює фізіотерапевтичний ефект. Велика різноманітність лазерів, що дають світло усіх кольорів та відтінків, дає можливість діяти на окремі хімічні інгредієнти клітин і тканин.

В офтальмології за допомогою лазерів проводять такі лікування, як відшарування сітчатки, діабет (крововилив судин, що живлять сітчатку), глаукома, приварювання сітчатки та ін. При великих тривалостях (секунди, мілісекунди) і малих рівнях потужності в імпульсне випромінювання проводить коагулюючу дію. Разом із тепловою коагулюючою дією в офтальмології використовується руйнуючий ефект лазерного випромінювання, що має місце при фокусуванні надкоротких і надпотужних імпульсів, які проявляються в ефекті мікровибуху. Такий режим використовується в офтальмологічній установці  “Ятаган-1” для пробивання каналів у тканинах ока при лікуванні глаукоми. Чисто зелене випромінювання мінімально пошкоджує нервову тканину. Крім того, в зоні лазерної обробки зеленим світлом відбувається більш ефективний розвиток кровоносних судин, що дозволяє здійснювати більш ранню та ефективну обробку очного дна.

Використання випромінювання лазера в клінічній офтальмології має ряд переваг, зокрема, точна локалізація місця коагуляції та мале нагрівання тканин, що містяться навколо області коагуляції, здійснюються внаслідок короткого часу експозиції. Монохроматичність світла зменшує ефект хроматичної аберації ока, що сприяє проводенню спостереження. Поряд із цим виникають проблеми, пов’язані з роботою лазера – нагрівання та зміна положення робочої речовини, порушення в дзеркалах, лампі, оптичному резонаторі; обмеженість контролю за процесом опромінення, виникнення труднощів при фотокоагуляції на периферії.

Проведені досліди показали, що при захворюванні (закупорці) судинної системи, що живить серцевий м’яз, за допомогою СО₂-лазера, що працює в імпульсному режимі, можна здійснити додаткове постачання кров’ю серцевого м’яза через багаточисельні отвори, зроблені в м’язі. Лазер безперервної дії на ІАГ: Nd³⁺ був успішно застосований тією ж групою медиків та фізиків, а також із участю медиків в Каунасі для лікування такого захворювання, як аритмія серця. Клінічна практика показала, що лазерна терапія широкого кола захворювань за ефективністю часто набагато краща, ніж інші способи лікування. Низькоінтенсивне лазерне випромінювання з успіхом використовується в різних галузях медицини. Відома стимулююча, протизапальна і обезболююча дія випромінювання гелій-неонового лазера, його нормалізуючий вплив на обмін речовин і стан імунної системи. Проте механізм взаємодії лазерного і світлового некогерентного випромінювання взагалі на клітинно-молекулярному рівні залишається не виясненим.

Дані про глибину проникнення в тканину, про кількість поглиненої енергії, про теплоємності й теплопровідності живої тканини необхідні, наприклад, для визначення залежності між густиною потужності СО₂-лазера і швидкістю розрізу живої тканини при різних видах тканини. Помітну роль при цьому буде відігравати також створення та вивчення технічної моделі біологічної системи, над чим автори роботи і працюють.

У відомих методиках лазерної терапії не приділяють належної уваги точному дозуванню лазерного опромінення, й енергетична доза опромінення організму, не може бути обчислена за формулою добуток коефіцієнта поглинання, інтенсивності опромінення і тривалості сеансу. Це зумовлено тим, що біологічний організм є автоколивальною системою із своїм спектром коливальних процесів, і тому енергетична доза, яка поглинається організмом, залежить також від особливостей організму.

Оптичні квантові генератори

Лазери генерують випромінювання у видимій, інфрачервоній і ближній ультрафіолетовій областях.

Залежно від типу активного середовища лазери поділяються на твердотільні, газові, напівпровідникові і рідинні.

Класифікують лазери і за методами накачування – оптичні, теплові, хімічні, електроіо-нізаційні та ін.

Лазери обов’язково мають три основні компоненти:

1)    активне середовище, в якому створюється стан з інверсною заселеністю енергетичних рівнів;

2)    систему накачування – пристрій для створення інверсії в активному середовищі;

3)    оптичний резонатор – пристрій, який формує вихідний світловий пучок.

Один з перших твердотільних ОКГ, що працює за схемою трьох рівнів, був створений у 1960 р. Т. Мейманом. Активним середовищем в такому ОКГ є кристал рубіну, який за хімічним складом – оксид алюмінію  з домішкою оксиду хрому  у кількості від 0,03 до 0,05%. Вимушені переходи здійснюють іони хрому .

На рис. 4 показана схема енергетичних рівнів іона хрому . У ньому над основним рівнем  розміщені дві енергетичні смуги  і , а між рівнем  і смугою  знаходиться метастабільний рівень , який складається з двох енергетичних станів. Накачування в лазері здійснюється потужним спалахом ксенонової лампи. Іони хрому, які до спалаху знаходились на основному рівні , внаслідок поглинання зеленого або синього світла, яке випромінює ксенонова лампа, переходять у збуджені стани  і . Час перебування іонів  у збуджених станах становить , і вони здійснюють релаксаційний перехід на збуджений рівень  без випромінювання. Рівень  метастабільний, і час життя на ньому становить , тобто в  разів більший за час перебування іона у звичайному збудженому стані  і . Отже, заселеність іонами подвійного рівня  перевищує заселеність основного рівня . При переході іонів хрому з метастабільного стану в основний рубіновий лазер випромінює світло двох хвиль:  і , що лежать в червоній час­тині спектра. Виникненню інверсії рівнів  і  сприяє мала ймовірність спонтанних переходів іонах хрому з рівнів  на рівень .

Для виділення напрямку лазерної генерації використовується елемент лазера – оптичний резонатор. Ним служить пара дзеркал, які встановлені паралельно одне одному. Найчастіше використовують дзеркала вгнуті.

Схема ОКГ зображена на рис. 5, де 1 – активне середовище, 2 і 3 – суцільне і напівпрозоре дзеркала.

Розглянемо фотон, який рухається паралельно до осі кристала. Він породжує лавину фотонів, які летять у тому самому напрямку (рис. 5,а). Частина цієї лавини частково пройде крізь напівпрозоре дзеркало 3 назовні, а частина відіб’ється і наростатиме в активному середовищі (рис. 5,б). Коли лавина електронів дійде до суцільного дзеркала 2, вона частково поглинеться, але після відбивання від дзер­кала 2 підсилений потік фотонів знову рухатиметься так само, як і первинний фотон (рис. 5,в). Багаторазово підсилений потік фотонів, вийшовши з генератора крізь напівпрозоре дзеркало, утворює точно напрямлений пучок променів світла.

Довжина шляху, який проходить хвиля між двома відбиваннями, повинна становити ціле число довжин хвиль:

,   або   ,

де n=1, 2,…

Якщо виконано цю умову, то хвилі, які при кожному відбиванні виходять з генератора через дзеркало 3, когерентні між собою.

Перший газовий лазер на суміші атомів неону і гелію був створений Джованом в 1960 р. В газових лазерах інверсна заселеність рівнів здійснюється електричним розрядом, що збуджується в газах.

В гелій-неоновому лазері накачування відбувається в два етапи: гелій (He) служить носієм енергії збудження, а лазерне випромінювання дає неон (Ne). Із всіх рівнів He, крім основного , для роботи лазера мають значення метастабільні рівні  і  з енергіями 19,82 і 20,61еВ відповідно (рис. 6). Спонтанний перехід з цих рівнів на основний рівень  „заборонений”, тобто відбувається з дуже малою імовірністю. Тому час життя атома на цих рівнях  і  дуже великий. На цих метастабільних рівнях атоми Нe нагромаджуються в результаті зіткнень з електронами, що утворюються в розряді. Але рівні гелію  і  майже збігаються з рівнями  і  неону (рис. 6). Завдяки цьому при зіткненнях збуджених атомів гелію з незбудженими атомами неону інтенсивно відбуваються безвипромінювальні переходи атомів гелію у незбуджений стан з передачею енергії атомам неону. Цей процес збудження атомів Ne на рис. 6 символічно показаний горизон­тальними пунктирними стрілками. В результаті концентрація атомів Ne на рівнях  і  сильно зростає, і виникає інверсна заселеність відносно рівнів  і , а різниця заселеності рівнів  і  збільшується в декілька разів. Перехід атомів неону з рівня  на рівень  супроводжується генерацією червоного світла з довжиною хвилі =0,6328мкм. Цей лазер може генерувати й інфрачервоне випромінювання з довжинами хвиль  і .

Принципова схема гелій-неонового лазера наведена на рис. 7. Лазер складається з газорозрядної трубки Т діаметром 7–10 мм. Трубка заповнена сумішшю гелію (тиск ~1 мм.рт.ст.) і неону (тиск ~0,1 мм.рт.ст.). Кінці трубки закриті плоскопаралельними скляними або кварцовими пластинами  і , які встановлені під кутом Брюстера до її осі. Це створює лінійну поляризацію лазерного випромінювання з електричним вектором, який паралельний до площини падіння. Дзеркала  і , між якими розміщена трубка, сферичні з багатошаровими діелектричними покриттями. Вони мають високі коефіцієнти відбивання і практично не поглинають світла. Пропускна здатність дзеркала, через яке виходить випромінювання лазера, становить 2 %, а другого – менше 1 %. Між електродами трубки прикладається постійна напруга . Розрядний струм в трубці становить декілька десятків міліампер.

Лазерне випромінювання характеризується такими властивостями:

·        високою часовою і просторовою когерентністю;

·        строгою монохроматичністю ( );

·        великою густиною потоку випромінювання;

·        дуже малим кутовим розходженням в пучку.

Незвичайні властивості лазерного випромінювання мають широке застосування. ОГК можна з великою ефектив­ністю використовувати для зв’язку, локації. Випромінюванням ОГК можна пробивати найдрібніші отвори в найтвердіших речовинах, зварювати мікродеталі, використовувати механічну обробку, впливати на хід хімічних реакцій.

 

ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ У МЕДИЦИНІ

Первинні механізми (фізіологічні, біохімічні, біофізичні аспекти) і біологічна дія лазерного випромінювання

Механізми дії лазерного випромінювання (ЛВ) на біологічні об’єкти вивчені ще недостатньо повно. Часто ще можна зустріти протиріччя в питаннях механізмів і наслідків дії ЛВ на біооб’єкти (насамперед, в ролі когерентності, монохроматичності, поляризованості ЛВ, щодо механізмів дії тощо).

Під біологічною дією ЛВ розуміють сукупність структурних, функціональних, біофізичних і біохімічних змін, що виникають в живому організмі в результаті його опромінення лазерними променями.

Дослідження процесів, що лежать в основі змін, які відбуваються під дією ЛВ в клітинах і тканинах біооб’єктів, вимагає застосування кількісних методів з залученням фізико-математичного апарата. Необхідність доповнення традиційних біологічних методів (анатомічних, гістологічних, фізіологічних описів тощо) фізичними означає те, що фізика повинна надати біологічним методам теоретичне, фізико-математичне, біофізичне, біохімічне обгрунтування одержуваних результатів досліджень. Таким чином, аналіз механізмів біологічної дії ЛВ потрібно будувати на поєднанні методів біології і фізики. В механізмі біологічної дії НЕЛВ є декілька послідовних фаз. Перша з них – поглинання енергії ЛВ біооб’єктом як фізичним тілом. В цій фазі всі процеси строго підкоряються фізичним законам. У відповідності з законами квантової оптики на атомно-молекулярному рівні відбуваються такі реакції:

1)поглинання світла (ЛВ) тканинними фотоакцепторами;

2)виникнення внутрішнього фотоефекту і його прояви (фотопровідність, фото-е.р.с. і фотодіелектричний ефект);

3)електролітична дисоціація іонів (руйнування слабких міжмолекулярних зв’язків);

4)електронне збудження атомів і молекул, на які подіяло ЛВ;

5)міграція енергії електронного збудження;

6)первинний фотофізичний акт;

7)поява первинних фотопродуктів.

На клітинному рівні основними процесами, що запускають подальші біореакції, слід вважати:

1)зміну енергетичної активності клітинних мембран;

2)активацію ядерного апарату клітин і системи ДНК-РНК-білок;

3)активацію окислювально-відновлювальних, біосинтетичних процесів і основних ферментативних систем;

4)збільшення утворення макроергів (АТФ);

5)підсилення мітотичної активності клітин, що веде до активації їх проліферації.

На органному (тканинному) рівні під впливом НЕЛВ:

1)понижується рецепторна чутливість;

2)зменшується тривалість фаз запалення,  інтерстиціальний набряк і напруга тканин;

3)підсилюється поглинання тканинами кисню;

4)підвищується швидкість кровотоку;

5)збільшується кількість функціонуючих судинних колатералей;

6)активізується транспорт речовин крізь судинну стінку.

Кінцевий фотобіологічний ефект впливу НЕЛВ – реактивність цілісного організму або комплексу органів чи систем.

На даний час впевнено можна стверджувати, що в основі дії ЛВ (інфрачервоних (ІЧ), видимих і ультрафіолетових променів) на організм лежать кінетичні, електричні, фотохімічні та фотофізичні процеси, які проходять в організмі при поглинанні ним енергії цих променів. Поглинання енергії діючого фізичного фактора (променів ЛВ) – це не тільки перша, але і основна стадія в складній сукупності реакцій, що виникають при дії ЛВ на організм.

При дії ЛВ світлового діапазону створюється світловий тиск в мільйони і атмосфер, але взаємодія ЛВ з будь-якою біотканиною починається з поглинання однієї частини потоку енергії ЛВ і відбивання другої її частини. Енергія відбивається від поверхні розділу різних середовищ. На межі двох середовищ (клітин, тканин) відбувається заломлення, розсіювання променів, випромінювання частинками тканини, виникають поляризаційні процеси, результатом яких є виникнення направлених електричних і магнітних полів.

Світлопоглинання являє собою молекулярний процес, тому дія ЛВ у багатому визначається взаємодією з хімічними компонентами біологічних тканин, максимум поглинання яких повинен співпадати з довжиною хвилі діючого ЛВ. Роль таких акцепторів, певно, можуть виконувати метаболіти живої клітини, які належать до однієї з регуляторних систем організму.

Дуже чутливі до ЛВ внутрішньоклітинні мембранні системи, що використовують для руйнування мітохондрій, ретикулума та інших органоїдів.

Під впливом ЛВ чи монохроматичного червоного світла виявлено зміну проникності мембран різних клітин по відношенню до потенціалоутворюючих іонів, зміну ліпідного складу мембран, рівня перекисного окислення в них, поверхнево-адгезійних властивостей клітинних мембран, концентрації універсального регулятора кліткового метаболізму – ЦАМФ, кількості рецепторів лімфоцитів і їх активності.

Аналіз даних досліджень дозволяє розглядати конформаційні перебудови біологічних систем як їх універсальну реакцію на дію НЕЛВ ІЧ і видимого діапазонів незалежно від наявності чи відсутності в цих системах специфічних акцепторів. Фотон квантового випромінювання поглинається тільки однією молекулою, яка стає збудженою і являє собою початкову точку взаємодії ЛВ з тканиною в складному ланцюгу найскладніших змін в структурних елементах клітини, її біофізичних і фізіологічних властивостях. Під дією ЛВ великої густини потужності може відбуватися іонізація атомів біотканини, хоча деякі автори вважають, що ЛВ, на відміну від рентгенівського і -випромінювання, не є іонізуючим.

Біологічна дія ЛВ визначається лише поглинутою дозою ЛВ і залежить від фізичної природи діючого фактора, умов його застосування та біофізичних властивостей тканини (відбивної і поглинальної здатностей, теплоємності, акустичними і механічними властивостями). Тому, вже на першій стадії дії ЛВ на біооб’єкт, яку можна назвати фізичною стадією, спостерігається різниця у взаємодії ЛВ різного за параметрами чи видом; густини  потужності , ; частоти , Гц; довжини хвилі , м; спектрального складу ЛВ; режиму ЛВ (імпульсного чи непервного); шпаруватності сигналу ЛВ або когерентності, монохроматичності, поляризованості тощо.

Різниця взаємодії перш за все проявляється в глибині проникнення ЛВ в тканину, ступені пропускання і відбивання ЛВ цією тканиною, в механізмах і селективності поглинання енергії ЛВ і спричиняється різницею в морфологічних властивостях тканин, хімічному складі і біофізичних параметрах. Нижче ми більш докладно розглянемо деякі найбільш важливі і вивчені механізми біологічної дії ЛВ.

ЛВ, як енергія, в організмі може бути переопромінено внаслідок флюоресценції або фосфоресценції резонансного комбінованого і релеєвського розсіювання, поглинуто і перетворено в тепло, витрачено на активацію хімічних реакцій, індукцію фотохімічних процесів, виникнення електрохімічних ефектів у вигляді зменшення вуглеводного опору, деполімерізації клітин, зміни електричних параметрів (збільшення діелектричної проникності, питомого опору тощо), утворення значної кількості вільних радикалів (особливо в пігментованих шарах епітелія) і наступної деструкції тканини.

Таким чином, вивчення біологічної дії, а також і практичне використання ЛВ в різних галузях біології і медицини, вимагає знань оптичних характеристик опромінюваних об’єктів і, в першу чергу, коефіцієнтів відбивання – , поглинання –  і пропускання – ними ЛВ:

,        ,    

де Е_пад – вся енергія ЛВ, що падає на поверхню тканини;

Е_від6 – відбита енергія ЛВ від поверхні тканини;

Е_погл – поглинута енергія в тканині;

Е_пр – енергія ЛВ, яка пройшла крізь тканину.

Розглянемо ту частину ЛВ, що належить до ІЧ (760…3000 нм) та видимого (360…760 нм) діапазонів хвиль. Промені з різною довжиною хвилі не однаково відбиваються шкірою людини (рис. 8).

Рис. 8.ІЧ та видимий спектри коефіцієнта відбивання  дуже світлої (1) та дуже темної (2) шкіри людини..

Рис. 9. Діаграма послаблення потоку енергії променів ЛВ в товщі шкіряного покрову. Шари шкіри: а – роговий; б – мальпігієвий; в – ростковий.

Пігментація та набряк шкіри зменшують її відбивну здатність (рис.8, криві 1 і 2), а значить збільшують . Здатність ІЧ і видимих променів проникати у глибину тканин залежить перш за все від їх оптичних властивостей, а також і від довжини хвилі падаючого ЛВ. Орієнтовну уяву про послаблення світлового потоку у таблиці в товщі шкіряного покрову дає діаграма (рис. 9 та табл. 1а).

Щодо поглинання хвиль видимого і ІЧ діапазонів ЛВ розглянемо табл. 16, з якої бачимо, що довгохвильове ІЧ-випромінювання найбільше поглинається в роговому шарі (епідермісі), на глибині менше 0,25 мм, в той час, коли видимі і крайні ІЧ – в дермі (саме шкірі) на глибині 0,5…2 мм, а в підшкірній (жировій) клітковині найкраще поглинаються крайні червоні (0,75 мкм).

Таблиця 1а (по [38])

Поглинання шкірою енергії променів ЛВ різною довжини, %.

 

 

Таблиця 1б

 

 

Глибина проникнення видимих променів збільшується ( зменшується) при переході від фіолетових (ф) до червоних (ч) променів (рис. 3, криві 1а, 1б), максимально досягаючи у останніх 2…3 мм.

Зрозуміло, що зі зменшенням коефіцієнту поглинання  збільшується коефіцієнт відбивання .

При вирішенні проблеми проникнення ЛВ в залежності від довжини його хвиль, а значить дії на елементи тканини (шкіри), які знаходяться на різній глибині, доцільно знати закономірності пропускання хвиль видимого і ІЧ спектрів ЛВ тканиною.

 

Рис. 10. Поглинання () та відбивання () видимих променів непігментованою і пігментованою шкірами людини.

На рис.11 подано спектри коефіцієнту пропускання  шкіри людини в ІЧ і видимому діапазонах хвиль в епідермісі (крива 1) і всій товщі шкіри (крива 2).

На рис.12 подано залежність спектрів коефіцієнту пропускання  білою шкірою людини від товщини шкіри (крива 1 для товщини 0,43 мм; крива 2 – для 0,67 мм; крива 3 – для 0,84 мм; крива 4 – для 1,6 мм), по.

Як зазначалося вище, одним з ефектів дії ЛВ є тепловий, рівень якого залежить від густини потужності ЛВ, тривалості імпульсу (в імпульсному режимі) ЛВ, довжини хвилі, частоти і режиму роботи лазера (неперервний чи імпульсний). Поглинута енергія видимих та ІЧ променів спричинює збільшення енергії обертово-коливального руху молекул тканини, які в свою чергу стають джерелами акустичних коливань, а також збільшення запасу енергії її електронів.

Рис. 11.                                       Рис. 12.

При дії теплового (ІЧ) ЛВ в біосистемі виникає не збуджений, а коливально-збуджений стан (підвищується коливна енергія окремих атомних угрупувань та областей макромолеку за рахунок переходу електронів на більш високі енергетичні підрівні, що відповідають коливним рухам). При цьому змінюється реакційна здатність різних дільниць макромолекул чи конформації макромолекули разом.

Тепловий ефект ЛВ відрізняється від такого, який виникає при звичайних термічних ураженнях. При дії імпульсним ВЕЛВ в тканині по ходу променя температура підвищується миттєво, в бік від границі променя тепло не поширюється тому, що теплова енергія виділяється за час , що значно менше для звичайних термічних уражень. При енергії ЛВ 140 Дж температура на поверхні сягає 245 °С, на її глибині 2,5 мм – 80°С, а на глибині 4,0 мм – 60°С.

За думкою в основному має місце тепловий ефект при умові перевищення терапевтичного рівня (). При цих енергетичних рівнях основну роль відіграють: час дії, потужність, поглинання ЛВ. Нагрівання (фото-, гіпертермія) в тканині в межах 37°С…60°С не виникає будь-яких структурних змін, при збільшенні температури від 60°С до 100°С спостерігається фотокоагуляція тканин, вода в клітинах закипає, змінюється фазовий стан води – вона перетворюється в пару, що спричиняє тисячократне збільшення об’єму води, а значить і клітини, в результаті клітинна стінка руйнується і пара з клітини виходить назовні. Після випаровування клітинної рідини температура підвищується до 300°С…400°С і вище, тканина чорніє, обвуглюється і починає диміти. Швидкість і глибина обвуглення залежить від гістологічної структури тканини. Найбільш чутливі – паренхіматозні органи, більш резистентні – шкіра, сполучна м’язна і кісткова тканини, границі ураженої дільниці різко виявлені. Пояснюється це тим, що продукти розпаду біотканин і плазма екранують випромінення.

При температурі більше 500°С в присутності атмосферного кисню тканина буде горіти і випаровуватися (фотоабляція і фоторуйнування).

Нагрівання матеріалу швидке (вибухове), тому тепло не встигає передатися сусіднім дільницям і зосереджується в зоні опромінення, що призводить до появи в товщі тканини механічної напруги, різкого теплового розширення тканини, яке поширюється в ній у вигляді ударної (вибухової) хвилі. Так, при поглинутій енергії ЛВ 2 Дж в об’ємі пароутворення, що визначається радіусом 0,2 см, при температурі 300 °С виникає тиск 87 атм. При тійже енергії (2 Дж), але в більшому об’ємі пароутворення (радіус 0,75 см) і меншій температурі (110 °С ) тиск становитиме всього 1,5 атм. Якщо ж збільшити поглинуту енергію ЛВ до 16 Дж, то в об’ємі пароутворення (радіус 0,2 см) температура сягатиме вже 380 °С, а тиск – 140 атм (при енергії 16 Дж, радіусі 0,75 см температурі 200 °С тиск дорівнюватиме 5,6 атм). З вище наведеного слідує, що теплові ефекти дії ЛВ на певну біотканину будуть мати різні значення в залежності в першу чергу від І – інтенсивності ЛВ, тобто густини потоку енергії ЛВ в цій тканині:

           (2),

де  – енергія ЛВ, що припадає за час  на площу  поверхні тканини;  – потік енергії ЛВ, що діє на тканину.

Вибухова (ударна) хвиля ЛВ (особливо в імпульсному режимі роботи)має велику руйнівну дію, чому сприяє і  опір оточуючих тканин. Схематично утворення вибухової хвилі і її наслідки при дії на пухлини наведено на рис.6.

 

Рис.13. Схематичне зображення вибухової хвилі (а – на густу пухлину; б – на м’яку пухлину).

Тепловий ефект дії ЛВ на біооб’єкт, як правило, супроводжується руйнуванням судин (цілком ймовірно це відбувається внаслідок поглинання еритроцитами теплової енергії ЛВ і подальшого випаровування рідини крові).

Досліди на щурах показали наявність сильного термічного шоку, який іноді приводив до летального наслідку. Енергія в  не може подіяти на кістки черепа, але при  – спостерігається летальний наслідок, хоча руйнування черепа, кісткові тріщини і кісткові осколки з’являються тільки при  і більше і тоді осколки входять у мозок.

Ефект ударної хвилі має місце при використанні ЛВ в хірургії. На відміну від термічного опіку ЛВ викликає виборче ушкодження клітин, до складу яких входить меланін, котрий підсилено в діапазоні 500…550 нм поглинає енергію ЛВ. Це створює високу температуру в пігментованих клітинах і призводить до їх коагуляції, а утворена ударна хвиля руйнує клітину. Отже, деструкція тканини спостерігається в пігментованих шарах епітелія, а непігментована сполучна тканина залишається неушкодженою. Саме це може бути використано для руйнування злоякісних клітин (рис.7), які штучно або природньо (печінка, меланоми тощо) заповнені певними барвниками, у яких максимум поглинання ЛВ припадає на довжину хвилі, що випромінює лазер. Виборчу чутливість до дії ЛВ має проліфераційна тканина.

Відмітимо той факт, що хоча промінь ЛВ певної енергії пробиває стальну пластинку та шкірі людини майже не залишає сліду. Як відомо, структурною одиницею організму є клітина, до складу цитоплазми, ядра, органел якої входять ферменти, гормони, вітаміни тощо, що мають свої характерні спектри поглинання енергії ЛВ і саме це пояснює виборчу дію ЛВ. Таким чином, якщо підібрати ЛВ відповідної довжини хвилі, то можна викликати збудження певного біологічно-активного з’єднання, (наприклад, каталазу, яка сприяє розпаду токсичного продукту пероксиду водню (Н₂0₂) на кисень (0₂) і воду (Н₂0)), прискорити (чи сповільнити) процес, який протікає за участю певного з’єднання (так можливе здійснення світлової активації метаболітів живої клітини, які відносяться до однієї з регуляторних систем організму) і відкриває нові шляхи впливу на організм людини.

Рис.14. Дія вибухової хвилі (1->2->3) імпульсного лазера на пухлину (швидкісна зйомка).

При НІЛТ (низькоінтенсивній лазерній терапії), коли густина потужності , ефект створюється частиною випромінювання, поглинутого хромофорами тканин і крові, а також впливом на нервові клітини. Поглинута енергія, змінюючи параметри системи (рН, р0₂, температуру) спричиняє фотохімічні реакції: біостимуляція за рахунок фотоіндукції, фотоактивації лікарських речовин, фотодинамічна терапія. На рівні гіпотез існують різні версії сприйняття і трансформації енергії ЛВ в організмі: дія ЛВ на мембрани клітин і структурні властивості води, утворення сінглетного кисню, активація метаболізму клітин і синтезу ДНК, РНК, зміна мікроциркуляції тощо.

Відомо, що, навіть при місцевому поверхневому застосуванні, виявляється благочинний вплив ЛВ на організм в цілому і в особливості – на стан крові. Опромінення еритроцитів веде до підвищення їх стійкості, активації функцій кліткової мембрани, а лейкоцитів – до підвищення в декілька разів притаманної їм здатності до фагоцитозу, який відіграє неабаяку роль в захисті організму від інфекцій.

При поглинанні червоного кольору відбуваються неспецифічні реакції клітин опромінюваної тканини: зміна іонної провідності (іонів Са, активності аденилатциклазної і АТФазної систем, що в свою чергу веде до підсилення біоенергетичних та біосинтетичних процесів).

Фотобіологічні ефекти дії НІЛВ на організм досліджено на всіх рівнях його організації: молекулярному, клітковому, тканинному і організменному. Однак результати, одержані в експерименті і клініці, часто суперечливі, про що йшла мова вище. Це іноді є підґрунтям для скепсіса по відношенню до НІЛТ, який проявляється в провідних західних країнах. Найбільші кількісні і навіть якісні розходження експериментальних вимірів на клітковому рівні і клінічних дослідженнях in vivo спостерігається у відношенні дози, інтенсивності та довжини хвилі ЛВ, існування спектра дії НІЛВ, що вірогідно доведено в експерименті і не виявляється в клініці. За думкою деяких авторів монохроматичність ЛВ не має принципового значення в розвитку біологічних наслідків, оскільки розчини макромолекул (а біотканина такою і є) на відміну від газових середовищ мають суцільні спектри поглинання з досить широкими смугами і підтверджують це тим, що на рівні цілісного організму та ізольованих систем не виявили ролі фактора монохроматичності в дії ЛВ на біооб’єкти. Викладено думку про те, що часова когерентність ЛВ не відіграє визначної ролі у відповіді біологічних макромолекул на цю дію тому, що збуджені молекули в конденсованому середовищі, яким є біотканина, втрачають інформацію про фазу збудження (щодо просторової когерентності – є повідомлення про зміну інтерференційної картини при ЛВ He–Ne через гістологічні зрізи тканин). Досить суперечні дані і про роль поляризації ЛВ у формуванні його біологічних ефектів (Дев’ятков та ін., 1987). Відомо, що поляризоване ЛВ поглинається менш активно, ніж неполяризоване. Для аналіза причин цих протиріч можна скористатися уявою про живий організм як саморегулюючої системи з багатьма каналами прямих і зворотних зв’язків об’єктів, що входять в нього (P.M. Баевский, 1979). Спрощено кожний об’єкт можна уявити як систему з двома контурами регулювання: внутрішнім і зовнішнім, які спілкуються через нейрогуморальні, гормональні і нейрорефлекторні канали. Кожний такий об’єкт з зворотним зв’язком являє собою автоколивну систему, яка в процесі функціонування проходить через стани, які повторюються. Тому можна зрозуміти наявність розходжень результатів чистого експерименту і реального клінічного процесу. І немає нічого дивного в цьому – на даний момент механізм біологічної дії ЛВ вивчений недостатньо повно і саме це визначає актуальність і перспективу у вивченні цієї проблеми. Але ж існують результати клінічних досліджень, які вірогідно свідчать про ефективність використання ЛВ в різних галузях життя і діяльності людини, і одна з них – медицина. Без сумніву в наш час без лазерів не можливе проведення багатьох фундаментальних досліджень.

 

Лазерні діагностика і дослідження

Як зазначено вище, при дії ЛВ на біотканини може утворюватися вторинне випромінювання, незначна кількість якого залишає біотканину і може бути зареєстроване чутливими фотоелементами. Цей ефект може бути використаний для діагностики. Так, наприклад, після інтравенозного введення гематопорфирину (фотосенсибілізатора) на третю добу після введення здорові тканини від нього звільняються, а пухлинні його накопичують. Якщо на тканину подіяти синім ЛВ, то пухлинна тканина починає світитися – це і є вторинне випромінювання, за допомогою якого можлива діагностика атипової тканини, виявлення скопичення (популяцій) злоякісних клітин.

Непогані перспективи має використання ЛВ для ангіоскопії (методу судинної ендоскопії), що дозволяє діагностувати атеросклеротичні зміни судин. В основу цього методу покладено відмінність спектрів поглинання атеросклеротичної бляшки і неушкодженої судинної тканини. В процесі опромінення ЛВ бляшки, що вміщують у собі забарвлену речовину -каротиноіди, під впливом ЛВ флюоресціюють. Аналіз спектрів проводять за методами комп’ютерних технологій.

Варті уваги наукові дослідження в галузі біофізичної генетики – дії фізичних факторів з точки зору енергетики. Результати пояснюються авторами з позиції висунутої ними гіпотези “ягрон” – ядерного генератора, у ролі якого виступає ядро клітини: ЛВ впливає на ендогенні, внутрішньоклітинні генератори і може запускати, стимулювати, коректувати або нормалізувати функції ендогенних ядерних генераторів. Все це відображається у зміні електричної поляризації клітинних ядер (ЕПКЯ). Метод оцінки ЕПКЯ є високоефективним і дозволяє визначити біологічний вік людини, ступінь стомленості, інтоксикації, наслідків стресів, що знайшло широке застосування в різних галузях медицини (кардіології, наркології, онкології, хірургії, стоматології, фізіотерапії, гігієні праці, спорті тощо) для визначення індивідуальних особливостей реакцій організму на зовнішні впливи, що є важливим для правильного дозування терапевтичних процедур, оцінки ефективності лікування, визначення потреби їх корекції. Метод – безболісний, безкровний і не травматичний, здійснюється за 5…10 хв (експрес-метод).

Зважуючи на те, що природа впливу НЕЛВ на організм до цього часу ще недостатньо з’ясована, можна чекати появи пропозицій нових методик діагностики за допомогою ЛВ.

 

Лазерна терапія ЛВ

Практикою доведено ефективність дії НЕЛВ на живий організм. Загальну уяву про механізми терапевтичної дії НЕЛВ, що грунтується на механізмах біофізичної, біохімічної та біологічної дій на тканини, органи, системи біооб’єктів, можна скласти за рис.8, 9.

Загальними протипоказаннями ЛВ з лікувальною метою є: злоякісні новоутворення; доброякісні новоутворення з схильністю до прогресування; легенево-серцева і серцево-судинна патологія в стадії декомпенсації; системні захворювання крові; печінкова і ниркова недостатності в стадії декомпенсації; тиреотоксикоз; гарячковий (лихоманковий) стан; різке загострення запальних процесів; активний туберкульозний процес; індивідуальна нестерпність.

На сьогодні вплив НЕЛВ з лікувальною ціллю застосовується в понад 30 медичних спеціальностях, а перелік захворювань, при яких лазерна терапія є ефективною, постійно поповнюється. Біомеханізм лазерної терапії оснований на тих біохімічних та біофізичних реакціях, що пов’язані з резонансним поглинанням ЛВ тканинами і руйнуванням слабких міжмолекулярних зв’язків (безпосередня дія енергії ЛВ).

Рис.15. Механізми терапевтичної дії НЕЛВ.

Зміна енергетичних параметрів внутрішнього середовища організму, активізація процесів саморегуляції відбувається за рахунок енергетичної підкачки. Кінцевий фотобіологічний ефект відображається в клінічних показниках (рис.15, 16).

Існує декілька способів використання ЛВ:

·        дистанційний – випромінювач ЛВ (кінець насадки або гнучкого світловода) розташовується на деякій відстані від об’єкту, що опромінюється;

·        контактний – випромінювач розташовується на поверхні об’єкту;

·        контактний з компресією тканини – випромінювач щільно притискується до об’єкту з певною ступінню компресії;

·        внутрішньосудинний – випромінювач розташовується у просвіті артеріальної або кровоносної судини {БЛОК і т.п.);

·        внутрішньопорожнинний – випромінювач розташовується в природній порожнині (грудинній, плевральній, черевній тощо);

·        внутрішньоорганний – випромінювач розташовують всередині просвіту органу, що має порожнину (стравохід, шлунок, кишка, жовчний міхур, жовчні протоки, сечовий міхур, матка тощо);

·        спосіб введення випромінювача в патологічну порожнину (киста, абсцесе тощо).

 

Рис.16. Терапевтична дія НЕЛВ (ГНЛ) на основні ланки патогенеза.

 

Широкого розповсюдження набула комплексна або комбінована лазеротерапія (лікування деструктивного панкреатита, перітонітів різного типу, ангіопатії, деструкція пухлин в онкології, гострих гнійних захворювань,; гіпертонії тощо). Ефект лікування при поєднанні дії ЛВ та фармпрепаратів значно вищий, ніж при їх роздільному використанні, до того ж при цьому зменшується доза ліків, а ЛВ не має побічних проявів, не викликає алергійних реакцій та інтоксикацій тощо. Доведено, що ентерально чи параентерально медикамент переважно концентрується в зонах лазерного опромінення. Цей феномен пояснюється лазерною активацією мікроциркуляції. Крім цього, медикамент більш повно засвоюється тканинами, швидше метаболізується та, вірогідно, довше зберігається на терапевтичному рівні завдяки затримці “передчасної” евакуації та деструкції в печінці та нирках. Ефективність лазерної терапії збільшується при дії ЛВ на БАТ.

Ефективною виявилася комбінація ЛВ та постійного магнітного поля (МЛТ –магнітолазеротерапія) для лікування хворих опікової патологією, при стенокардії.

Можна виділити такі основні способи дії НІЛТ:

·        дистанційне лазерне опромінення поверхні тіла (ДЛОП);

·        контактне лазерне опромінення тканин (КЛОТ);

·        опромінення порожнистих органів за допомогою спеціалізованих аплікаторів, введених безпосередньо або ж за допомогою ендоскопа, пунктаційної голки (ЛОПО);

·        ЛО рефлексогенних зон чи БАТ (ЛОБАТ);

·        внутрішньовенне ЛО крові (ВЛОК);

·        черезшкірне ЛО крові (ЧЛОК);

·        внутрішньолазерне опромінення лімфи (ВЛОЛ);

·        крапельне ЛО крові (КЛОК).

Завдяки біологічній дії ЛВ, про що йшлося вище, наведемо далеко неповний перелік тих нозологічних форм, при яких показано його використання.

Хірургічні хвороби, травматологія і ортопедія: прискорення заживления переломів кісток; запальні, дегенеративні та дистофічні захворювання суглобів та хребта; радикуліти, люмбаго, обмінні поліартрити; деформуючі артрози; остеоартрози; арталгії; міалгії; хвороба Бехтерева (при комплексному лікуванні); трофічні язви (рис.17); рани, що довго не загоюються; післяопераційні рани; опіки; судинні захворювання нижніх кінцівок; переломи кісток; периартрит; епікондиліт; бурсит; остеомієліт; холецистит; простатит; цистит; уретрит; геморой; проктит; парапроктит; тріщини заднього прохода.

Рис.17. Трофічна язва нижньої кінцівки до (а) і після (б) використання НЕЛВ.

 

Внутрішні хвороби: ішемічна хвороба серця; гіпертонічна хвороба; стенокардії; інфаркт міокарда; набуті пороки серця; бронхіальна астма; очищення від атеросклеротичних бляшок; гострі та хронічні неспецифічні захворювання легень; гастрити; виразкова хвороба шлунку та дванадцятипалої кишки; дискінезії жовчовивідних шляхів; коліт; гострий, хронічний панкреатит; гострий гепатит; холецистит; ревматоїдний артрит; інфекційні неспецифічні артрити; подагричний артрит; анкілозуючий спондилоартрит; стимуляція імунних реакцій макроорганізму (ВЛОК в онкології тощо).

Захворювання нервової системи: остеохондроз хребта з корінцевим синдромом; неврит; невралгія; травматичні ушкодження нервових закінчень; судинно-мозкова недостатність; вегето-судинна дистонія; ДЦП.

Очні хвороби: прогресуюча міопія; нистагм; косоокість; захворювання рогівки; захворювання слізних органів; лазерна корекція зору (короткозорість -міопія, далекозорість – гіперметропія, астигматизм) та лікування деяких захворювань сітківки; амбліопія (слабозоркість); зорова втомлюваність; дистрофічне захворювання сітківки; глаукома; приварювання сітківки при її відшаровуванні або розриві (рис.18); хориориніт; меланобластома ситківки.

Рис.18

Хвороби вуха, горла, носа: отити різного типу; ангіна; тонзиліти різного типу; ларингіт; фарингіт; субатрофічний та вазомоторний риніт; субатрофічний ларинотрахеіт; запалення придаткових пазух носа; запальні та пухлинні (добро­та злоякісні) захворювання шкіри та слизової оболонки ЛОР-органів; запальні захворювання слухової труби; видалення ринофіми; фурункул носа; вирізання келоїдів в ушних раковинах; пластичні та щадящі операції на гортані; запальне захворювання середнього вуха; хвороба Меньєра; пластика барабанної перетинки та носових раковин; опіки слизової оболонки роту.

Гінекологічні захворювання: запалення придатків матки; гіполактазія; лактаційний мастит; ерозія шийки матки; тріщини сосків; ювенільні маткові кровотечі; стимуляція родової діяльності; безплідність.

Шкірні хвороби: дерматоз; дерматит; нейродерміт; екзема; псоріаз; оперізуючий лишай; рецидивуючий герпес; червоний плоский лишай; локальна сверблячка; руйнування патологічних осередків шкіри, пігментних дільниць тканин – родинок, татуювання (рис.19); косметологія.

Рис.19. Хворий Л., 18 років. Бородавчатий пігментний невус шкіри лівої щоки та скроневої області: а – до лікування, б – через 3 міс. після лікування.

 

Урологія та нефрологія: чоловіча безплідність; хронічний простатит; цистит; уретрит; гострі неспецифічні захворювання органів мошни; нефріт.

Стоматологічні захворювання: стоматит; гінгівіт; альвеоліт; пульпіт; перидонтит; парадонтоз; одонтогенні запальні процеси щелепно-лицевої області; утворення порожнини в зубах; профілактика карієса; запаювання коронок; зняття зубного камення; санація ротової порожнини.

З впровадженням в клінічну практику методів комплексної (суміщення або комбінація) терапії (ЛВ+ліки – фотофорез; ЛВ+УЗНЧ; ЛВ+КВЧ – терапія (міліметровохвильова терапія); ЛВ+ПМП) та внутрісудинного лазерного опромінення крові (БЛОК) показання для лазерної терапії значно розширилися.

Оптимізації результатів лікування ЛВ можна сприяти дотримання деяких принципів, перший з яких – патогенетичний підхід до очікуваного від дії ефекту, що передбачає вибір найбільш оптимального способу безпосереднього впливу (шкіряний через БАТ, внутрішньосудинний, внутрішньопорожнинний); другий – принцип достатності дози дії, яка розраховується за густиною потоку енергії ЛВ з урахуванням значення поля дії, часу на одну процедуру і кількості процедур на курс лікування; всі без винятку фізичні фактори, як і ЛВ, в залежності від дози можуть набути один з основних чотирьох типів дії:

·        уражуюча дія – при високих дозах;

·        пригнічуюча (подавляюча) – при середніх дозах;

·        стимулююча – при низьких дозах;

·        відсутністю дії – при дуже низьких дозах, рівних або менших за фонові;

Частота слідування імпульсів ЛВ, Гц	Показання
Лазерна рефлексотерапія
1	Тахікардія
3	Нежить, гайморит
4-5	Протизапальний ефект
10	Серцеві захворювання, ревматологія
Загальна лазеротерапія
30	Захворювання органів зору і мозку
80 (частота пульсу)	Захворювання крові, серця, внутрішніх органів
150	Переломи кісток
600	Фурункули, підшкірні гнойники
1500	Дерматози, слизові оболонки, трофічні виразки
3000	Протинабряковий ефект
10000	Інфекційні і вірусні захворювання
16000	Синтез РНК, ДНК
20000	Купування больового синдрому
33000	Руйнування ниркових каменів, ліквідація відкладення солей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

третій – індивідуалізація лазерної терапії (лікувати хворого, а не хворобу і враховувати всі особливості індивідууму); четвертий – проведення процедур здійснювати з урахуванням біологічних ритмів на різних рівнях регуляції живого організму (так, наприклад, можна рекомендувати час дії на одне поле не більше 5 хв, що відповідає біоритму інтегрального внутрішньоклітинного коливного контура і, протягом якого відбувається перерозподіл кровотока і м’язевого тонуса; доцільність опромінення – не частіше (і не рідше) 1 разу на добу тому, що процес стихання реакцій на зовнішні фізичні фактори триває 2-4 години; оптимальний час для проведення процедур – ранкові години (до 12 год), коли переважає тонус симпатичного відділу нервової системи ;

п‘ятий – урахування власної частоти коливань біологічної структури, яка може входити в резонанс з зовнішньою частотою імпульсно-періодичного ЛВ, що діє на цю структуру; в результаті цього амплітуда і біоефективність дії збільшується (табл. 2).

Останнім часом все більше звертають увагу на фотодинамічний ефект -для збільшення коефіцієнту поглинання в патологічні клітини вводять деяку кількість барвників. При сумісній дії ЛВ і барвника в присутності кисня клітини руйнуються.

Оптимізації дії ЛВ для лікування сприяє можливість направити через світловод промені ЛВ безпосередньо на патологічний орган для його руйнації без розтину, наприклад, на органах дихальної системи, травлення, сечовому міхурі тощо.

 

Лазерна хірургія

Проведення хірургічних операцій з використанням ріжучих інструментів (механічних скальпелів, ножиць тощо) супроводжується кровотечею і вимагає спеціальних запобіжних заходів, не завжди бажаних та ефективних. Крім того, при контакті з тканинами ріжучі інструменти сприяють розповсюдженню мікрофлори і клітин злоякісних пухлин вздовж лінії розтину біотканини. Тому з давніх-давен хірурги мріяли мати у своєму розпорядженні такий інструмент, який був би позбавлений цих недоліків. Частково ця мрія збулась з появою електричного скальпеля і методів кріохірургії.

Розтин біотканини електричним скальпелем відбувається майже безкровно, оскільки одночасно з розсіканням має місце термокоагуляція кровоносних судин, тобто краї розрізу ніби заварюються. Накопичено чималий досвід роботи з електричним скальпелем. Проте, поряд з позитивними сторонами електрохірургії с і негативні моменти. По-перше, зона термічного опіку тканини на ділянці розрізу достатньо велика, що значно погіршує загоювання хірургічної рани. По-друге, хворий під час операції знаходиться під електричною напругою, а це завжди пов’язано з небезпекою враження електричним струмом. По-третє, електрохірургічні апарати негативно впливають на роботу інших електричних приладів і пристроїв, що використовуються в процесі операції з метою підтримання і контролю життєдіяльності організму (аппарат штучного дихання, штучна нирка тощо).

Кроком вперед була поява кріохірургії, тобто використання низьких температур для видалення новоутворень. Використання кріоскальпеля теж мас свої недоліки. Це мала швидкість розтину біотканини, її деструкція та ін.

Хірурги продовжували чекати кращих скальпелів. Довгоочікувані скальпелі з’явились в 70-х роках 20 століття у вигляді лазерного променя. Лазерний скальпель має цілий ряд переваг перед традиційними скальпелями. По-перше, за його допомогою роблять відносно безкровний розріз, тому що одночасно з розсіканням тканини коагулюють краї рани, “заварюючи” невеликі кровоносні судини.

По-друге, лазерний скальпель відрізняється постійністю ріжучих властивостей, надійністю в роботі. Якщо випадкове попадання механічного скальпеля на твердий предмет, наприклад кістку, може вивести його з ладу, то для лазерного скальпеля такої небезпеки не існує.

По-третє, лазерний промінь внаслідок своєї прозорості значно розширює хірургу операційне поле. Лезо звичайного скальпеля, так само як і електрод електроножа, завжди в деякій мірі заважають повному огляду ділянки, що оперується.

По-четверте, лазерний промінь розсікає тканину на відстані, не діючи на неї механічно. На відміну від операції звичайним скальпелем чи електроножем, хірург в даному випадку може не притримувати тканину рукою або інструментом.

По-п’яте, лазерний скальпель забезпечує абсолютну стерильність. Адже з тканиною взаємодіє лише промінь. До того ж в області розтину тканини створюється висока температура.

По-шосте, промінь лазера діє локально, випаровування тканини відбувається лише в точці фокуса. Прилягаючи до місця розрізу тканини пошкоджуються при цьому значно менше, ніж при використанні електроножа і навіть механічного скальпеля. І останнє, як показала клінічна практика, на відміну від звичайних ран, рана від лазерного скальпеля майже не болить і відносно швидко загоюється.

Завдячуючи переліченим можливостям лазерний скальпель взяли на озброєння хірурги різноманітних профілів. Найбільш широке застосування він знайшов в офтальмології, що дозволило створити та інтенсивно розвивати новий напрям в хірургії – лазерну мікрохірургію ока.

З найбільш небезпечних захворювань, що можуть призвести до сліпоти виділимо п’ять. Це глаукома, катаракта, відшарування сітківки, діабетична ретинопатія, злоякісні пухлини судинної оболонки.

Перші застосування лазерних променів в офтальмології були пов’язані з лікуванням відшарування сітківки. Для цього використовуються лазерні імпульси значної потужності, завдяки чому відбувається приварювання сітківки до очного дна шляхом коагуляції (рис.11). Операція проходить швидко і без болі.

Для лікування глаукоми використовуються лазерні промені в імпульсному режимі (тривалість імпульсу не перевищує 10^-7с). При таких умовах має місце не теплова, а механічна дія при утворенні отворів. Операція проходить без ускладнень, триває 10-15 хвилин в амбулаторному режимі. З допомогою лазерної коагуляції лікують катаракту, діабетичну ретинопатію. Лазерний скальпель використовують також для руйнування внутрішньоочних пухлин.

Широкі можливості лазерних скальпелів забезпечили їх успішне використання для проведення хірургічних операцій в різноманітних областях медицини. Разом з тим є всі підстави стверджувати, що унікальні властивості лазерного випромінювання ще далеко не вичерпані і майбутнє хірургії за лазерними скальпелями.

 

На рис.20 наведені довжини хвиль лазерів, які застосувуються у медичній практиці. Як видно, спектральний діапазон простягається від ультрафіолетової до середньої інфрачервоної області. При цьому діапазон густин енергії охоплює три порядки (від  до ), діапазон густин потужності – 18 порядків (від  до ), часовий діапазон – 16 порядків, від неперервного випромінювання () до фемтосекундних імпульсів (). Широкі діапазони зміни параметрів дають можливість організовувати найрізноманітніші механізми дії на біотканину.

На перших стадіях розвитку лазерної медицини моделлю біотканини була вода з «сумішами», оскільки людина на 75-80% складається з води. Така концепція була прийнятна для використання неперервного лазерного випромінювання. В результаті таких досліджень стало зрозуміло, що біотканина – це не просто вода з сумішами, а набагато складніший об’єкт. В той же час почали використовувати імпульсні лазери. При цьому виявляються ефективними різного роду нелінійні процеси: оптичний пробій на поверхні мішені, багато фотонне поглинання, утворення і розвиток плазми, генерація та поширення ударних хвиль.

Світлолікування

Світлолікування – розділ фізіотерапії, який з лікувальною метою використовує променеву енергію сонця і штучні джерела світла. З лікувальною метою використовують інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі 400–760 мкм, видиме 760-400 нм і ультрафіолетове 400-180 нм. Розрізняють довгохвильове ультрафіолетове випромінювання (ДУФ) з довжиною хвилі 400-280 нм, короткохвильове (КУФ) з довжиною хвилі 279-140 нм.

Рис.20. Вектор 03.

Апарат Вектор 03 (2-х канальний) призначений для проведення інвазивної та неінвазивної електропунктури струмами СМТ, ДДТ, ГТ, фіксованими частотами і діапазонами частот, імпульсами “spike – хвилею”; лазерного та магнітолазерного впливу в постійному та імпульсному режимах; термопунктури, низькочастотної електротерапії (ДДТ, ГТ, СМТ).

 

 

 

Рис. 21.

 

Вплив здійснюється на акупунктурні та інші зони неперервним або імпульсним червоним лазерним випромінюванням окремо, або в поєднанні з постійним магнітним полем. Наявність різних режимів роботи дозволяє досягати тонізуючого, седативного ефекту та проводить надвенне опромінення крові. Апарат комплектується розфокусовуючою і конічною (аурикулярною) насадками. Може бути використаний для лікування в домашніх умовах.

Коагулятор лазерний універсальний «Ліка-хірург»

Призначений для проведення широкого спектру процедур і операцій в загальній хірургії, нейрохірургії, гінекології, оториноларингології, офтальмології, стоматології, дерматології, косметології.

Апарат забезпечує:

Технічні характеристики:

Коагулятор може бути виконаний з іншими довжинами хвиль лазерного випромінювання. В комплект апарату входить набір волоконних світловодів, педаль управління і захисні окуляри. Використання діодних лазерів в якості джерел лазерного випромінювання забезпечує надійність, компактність, економічність, простоту управління коагулятора. Конструктивне виконання апарата дозволяє оперативно наростити граничну потужність високоінтенсивного лазерного випромінювання. Застосування волоконних світловодів для виведення лазерного випромінювання забезпечує контактний і безконтактний способи впливу.