Физические основы применения лазеров в медицине. Шахно Е.А. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

Университет ИТМО | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

29
3.2. Тепловые воздействия
Под
тепловым воздействием лазерного излучения в медицине пони-
мают в основном процессы, вызывающие испарение (абляцию) и коагуля-
цию ткани. На тепловом действии излучения основана также сварка ткани,
которая подробно рассмотрена в последнем разделе. Тепловые процессы в
ткани происходят (см. рисунок 7) при использовании лазерного излучения
плотностью мощности от 1 до
7
10
Вт/см
2
при продолжительности облуче-
ния от миллисекунд до нескольких секунд и минут. Заметим однако, что
возможность реализации теплового режима зависит от длины волны излу-
чения. Кроме того, в зависимости от оптических свойств биоткани и дли-
ны волны излучения выбор параметров лазерного излучения при тепловом
воздействии может значительно варьироваться (в указанном диапазоне).
Основной характеристикой, определяющей результат лазерного теп-
лового воздействия, является температура биоткани и характер ее про-
странственного распределения.
При действии пучка лазерного излучения на биоткань происходит его
поглощение в объеме ткани. В зависимости от мощности излучения, от-
ражения и величины показателя поглощения в единице объема биоткани
поглощается определенная мощность. В зависимости от длительности
воздействия излучения единице объема сообщается определенное количе-
ство энергии. Показатель поглощения зависит от вида ткани и длины вол-
ны лазерного излучения.
В УФ, видимой и ближней ИК области спектра лазерное излучение
поглощается в основном электронами атомов и затем преобразуется в теп-
ло при безызлучательной релаксации. В средней и дальней ИК области
спектра излучение поглощается при возбуждении вращательного и коле-
бательного состояний молекул, происходит атомарное и молекулярное по-
глощение. При последующей релаксации возбужденных частиц энергия
преобразуется в тепловую, и в зависимости от теплоемкости материала
достигается та или иная температура. Пространственное распределение
температуры определяется следующими факторами.
1). Количество поглощенной энергии уменьшается с глубиной (по за-
кону, близкому к экспоненциальному), поэтому и температура в глубине
ткани меньше.
2). Рассеяние излучения приводит к тому, что значительная часть из-
лучения поглощается в стороне от первоначального направления распро-
странения пучка.
3). Одновременно тепло отводится вследствие теплопроводности и
тока крови.
4). Распределение температуры зависит от геометрии лазерного пуч-
ка.
Таким образом, возникает температурный градиент, как по глубине
ткани (в направлении действия пучка излучения), так и в перпендикуляр-
ных ему направлениях.

Страницы