Физические основы применения лазеров в медицине. Шахно Е.А. - 50 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

Университет ИТМО | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

50
100 Вт. На этой длине волны поглощение в воде мало (показатель погло-
щения
-1
1
см
α
≤
).
В неводной части биоткани поглощение также невелико, с некоторым
повышением в крови (за счет гемоглобина) и в окрашенных структурах
(например, пигмент кожи). Обычно проникновение излучения Nd:YAG
лазера в кровесодержащую ткань достигает 5 – 8 мм глубины. Однако при
денатурации белков (вследствие нагревания ткани) и при карбонизации
коэффициент поглощения резко возрастает, а при выпаривании уменьша-
ется теплопроводность. Поэтому данный механизм характеризуется рез-
ким нелинейным изменением во времени воздействия на ткань. Причем
показатель поглощения возрастает, а глубина проникновения излучения
уменьшается. Уменьшение глубины проникновения излучения может
быть здесь связано и с увеличением рассеяния.
Рассмотрим последовательные этапы взаимодействия излучения
Nd:YAG лазера с биотканью.
При превращении энергии излучения в тепловую происходит локаль-
ный нагрев объекта. При температуре до 43ºС термические повреждения
ткани обратимы. При дальнейшем нагреве сначала отдельные макромоле-
кулы, а затем и все макромолекулы денатурируют (необратимо изменяют-
ся). В результате участок ткани погибает – подвергается некрозу. Крити-
ческая температура начала коагуляции большинства тканевых компонен-
тов (при длительности воздействии излучения секундного диапазона) со-
ставляет около 55ºС. При продолжении облучения размер области некроза
возрастает, а температура увеличивается.
Выше 100ºС начинается интенсивное испарение воды. Затем следует
термический распад органических молекул (пиролиз). При температуре
выше 300ºС начинается горение поверхностных слоев материала с выде-
лением продуктов сгорания в виде дыма и осаждением их на поверхности
формирующегося абляционного кратера. Собственно абляция происходит
на последнем из рассмотренных этапов взаимодействия излучения с веще-
ством. Если мощность излучения достаточно низкая, то абляционный ре-
жим не достигается даже при продолжительном воздействии.
На предыдущих этапах имеет место субабляционный режим облуче-
ния. Если на любом из них облучение прекращается, то абляция не про-
изойдет. Субабляционный режим может применяться с целью коагуляции
ткани. Он достигается
– при низкой плотности мощности излучения,
– при эффективном теплоотводе (кровотоком или специальным охла-
ждением ткани),
– при коротком воздействии при высокой мощности излучения.
Практически работа при высокой мощности с целью коагуляции тка-
ни без ее удаления нерациональна и неудобна, потому что контроль про-
цессов в ткани в субабляционном режиме довольно сложен, и возникает
вероятность превысить нужное время экспозиции и «пережечь» объект.
Поэтому для безопасной и вместе с тем универсальной эксплуатации ла-

Страницы