Глава 2. Аппаратура лазерного воздействия

Что такое лазер? Это первые буквы английского выражения Light Ampliification by Stimulated Emissionof Radiation, переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Можно выделить несколько основных областей применения лазеров в медицине. Прежде всего, это лазеротерапия (облучение низкоинтенсивными лазерами различных органов и тканей), фотодинамическая терапия (ФДТ), хирургический инструмент и способ диагностики [59].

Принцип работы лазера

Типичный лазер выглядит как трубка, внутри которой размещен твердый кристалл, чаще рубин. С обоих торцов она закрыта зеркалами. Под воздействием электрического тока атомы кристалла генерируют световые волны. Эти волны перемещаются от одного зеркала к другому, пока не наберут интенсивность, достаточную для образования результирующего пучка света с одинаковой волной. Кристалл является активной средой. В зависимости от характера активной среды различают твердотельные (рубиновый, неодимовые, хромовые), газовые, жидкостные, полупроводниковые (арсенид галлия) лазеры.

История вопроса

Вопреки распространенному мнению, лазер не такая уж и современная технология. Его действие описал Альберт Эйнштейн еще 100 лет назад, а первый лазер для практического применения создан американским физиком Т. Мейманом в 1960 г. В следующие 20 лет появились лазеры с разной длиной волн, с различной активной средой и разным принципом действия. В России внедрение лазерных технологий в медицинскую практику связано с именами О.К. Скобелкина, Н.Ф. Гамалеи, А.К. Полонского, Е.Н. Мешалкина, А.А. Вишневского и др. С созданием первых лазерных установок в середине XX в. появилась возможность по-новому подойти к решению многих медицинских проблем. Хирургический лазер впервые описал Fox в 1969 г. В гинекологии впервые СО₂-лазер использовали Bruchat и соавт. в 1979 г. во время лапароскопии. В дальнейшем, с совершенствованием лазерных технологий, их применение в оперативной хирургии расширялось [81].

Принципы лазерного воздействия

Каждый вид лазера имеет свою длину волны, амплитуду и частоту.

При воздействии на биоткань глубоко проникающим лазерным излучением происходит ее объемный нагрев. В зависимости от мощности излучения и спектра поглощения различается биологический эффект (рис. 14).

Рис. 14. Воздействие глубоко проникающим излучением: а — нагрев без деструкции; б — воздействие с деструкцией; в — контактное

Свет лазера монохроматичен, имеет одну длину волны, то есть не разделяется на составные компоненты, как обычный свет. Поскольку свет лазера очень незначительно рассеивается, его можно сфокусировать строго локально, причем площадь освещаемой лазером поверхности практически не будет зависеть от расстояния между поверхностью и лазером, таким образом, мы получаем эффект резания.

Помимо мощности лазера, существуют другие важные факторы воздействия на ткань — степень поглощения, преломления и отражения света лазера тканью. Поскольку в состав каждой ткани входит вода, любая ткань при лазерном воздействии закипает и выпаривается, и мы получаем эффект коагуляции и вапоризации (абляции) [81].

Воздействовать на биоткани можно различными способами подачи лазерной энергии через световоды (рис. 15). Цель воздействия определяет выбор световода — от более поверхностного к более глубокому.

Рис. 15. Различные способы воздействия лазерным излучением на биоткани: а — дистанционный с плоского торца световода; б — контактный с торцом световода; в — дистанционный с фокусировкой; г — подповерхностный с фокусировкой; д — через коллиматор; е — внутритканевый через диффузор; ж — радиальный для облучения стенок вены; з — боковой (side-fiber)

В лазерной хирургии применяется высокоэнергетическое лазерное излучение (так называемый лазерный скальпель), которое обеспечивает стерильность, бескровность и возможность варьировать ширину производимого разреза. Бескровность обусловлена коагуляцией белковых молекул и закупоркой сосудов по ходу воздействия лазерного луча контактным или бесконтактным способом [50].

Сегодня выпускается много универсальных аппаратов для лазеротерапии, функциональные возможности которых позволяют генерировать несколько фиксированных длин волн. Такие аппараты называют перестраиваемыми, то есть укомплектованными несколькими излучателями с разной длиной волны, что расширяет их возможности.

Комплектация лазерного аппарата (рис. 16):

• лазерный генератор (1);
• световые насадки (2);
• защитные очки (3);
• педаль ножная (не во всех системах);
• скайбер (не во всех системах).

Рис. 16. Комплектация лазерного аппарата

Скайбер применяется при скалывании световолокна при контактном методе воздействия.