Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Взаимодейсвтие лазерного излучения с биообъектами
Взаимодейсвтие лазерного излучения с биообъектамиможет быть подразделено на фотохимическое взаимодействие, термическое взаимодействие и нелинейные процессы. При этом доминируют при: низкой плотности мощности и продолжительном времени экспозиции – фотохимические процессы, более высокой плотности мощности и более коротком времени воздействия – термические процессы, воздействии плотности мощности более 10 Вт/см2 с ультракоротким временем облучения (нс и короче) – нелинейные эффекты. Степень того или иного воздействия зависит:от свойств лазерного излучения (длина волны, плотность энергии, длительность облучения и частота повторения) и от свойств биологического материала (коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния, плотность и т.д.). По мощности лазерное (непрерывный режим излучения) воздействие делится на:низкоэнергетическое (0,5-3,0 мВт), применяемое для диагностики, воздействия на акупунктурные точки, внутривенного лазерного облучение крови;среднеэнергетическое (200-2000 мВт), применяемое для фотодинамической терапии, гипертермии, физиотерапии, эндоскопической диагностики; высокоэнергетическое (20-100 Вт), применяемое в хирургии (лазерный скальпель), в том числе в онкологии и косметологии.В импульсе может быть сосредоточена достаточна большая энергия. При взаимодействии с биологической тканью луч лазера ведёт себя штатно, т.е. в соответствии с законами физической оптики. Не только ткани, но и сама клетка, её внешние и внутренние структуры оптически неоднородны. Биологическая среда – активно преобразует световую энергию, например во вторичное излучение, колебательные процессы, электронное возбуждение и т.д. Биополимеры способны выступать в роли преобразователей-осцилляторов, возникает переизлучение с формированием колебательных гармоник, работающих как аккумуляторы. При этом создаются сгустки волновых процессов – уединённые электромагнитные волны солитоны.Солито́н— структурно устойчивая уединённая волна, распространяющаяся в нелинейной среде. Спекл, спекл-структура (англ. speckle — крапинка, пятнышко) — это случайная интерференционная картина, которая образуется при взаимной интерференции когерентных волн, имеющих случайные сдвиги фаз и/или случайный набор интенсивностей. На такой картине, как правило, можно отчётливо наблюдать светлые пятна, крапинки (их и называют спеклами), которые разделены тёмными участками изображения.
Спекл-картина образуется, например, при когерентном освещении случайно-неоднородных объектов, таких, как шероховатая поверхность, или при пропускании когерентного излучения через прозрачную среду с флуктуирующим в пространстве показателем преломления. Когерентное излучение может быть реализовано, прежде всего, лазерами. Для многих типов биологических тканей в ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра преобладает поглощение, обусловленное наличием в их составе неокрашенных белков, нуклеиновых кислот и воды. В видимой области поглощают окрашенные биологические объекты, например, гемоглобин. Вклад рассеяния оказывается существенным в видимой и ближней инфракрасной областях. Для длин волн 0,45─0,59 мкмпоглощение и рассеяние дают примерно равные вклады в коэффициент пропускания ткани, а для длин волн 0,59─1,5 мкмрассеяние превалирует над поглощением. При попадании лазерного луча на ткань могут наблюдаться три процесса: отражение, поглощение и/или пропускание – только незначительный процент излучения отражается непосредственно от поверхности Проникающие в ткань лучи частично поглощаются, частично рассеиваются и частично пропускаются.В зависимости от длины волны падающего излучения отражается до 60% излучения. Рассеяние зависит от негомогенных структур ткани и определяется разными показателями преломления у разных ячеек и разницей между ячейками и окружающей их средой. Волны с длиной намного большей, чем диаметр ячейки (≥10 мкм), рассеиваются ячеистыми структурами лишь в незначительной степени. Но так как электромагнитныый спектр широко используемых лазеров простирается отИК (1мм - 0,78 мкм) до УФ (0,38 – 0,10 мкм) диапазона длин волн, мы практически всегда имеем дело с рассеянием. Рассеяние в биологической ткани зависит от длины волны лазерного луча. Излучение эксимерного лазера УФ диапазона (193, 248, 308 и 351 мкм), а также ИК-излучение 2,9 мкм Er:YAG-лазера и 10,6 мкм CO2-лазера имеют глубину проникновения от 1 до 20 мкм. Здесь рассеяние играет подчиненную роль. Для света с длиной волны 450-590 нм, что соответствует линиям аргона, глубина проникновения составляет в среднем 0,5-2,5 мм. Как поглощение, так и рассеяние играют здесь значительную роль. Лазерный луч этой длины волны хотя и остается в ткани коллимированным в центре, но он окружен зоной с высоким рассеянием. От 15 до 40% падающего пучка света рассеивается. В области спектра между 590 и 1500 нм, в которую входят линии Nd:YAG-лазера 1,06 и 1,32 мкм, доминирует рассеяние. Глубина проникновения составляет от 2,0 до 8,0 мм.
Характер отражения, поглощения, рассеяния и флуоресценции биологических объектов может существенно меняться, например, при их окрашивании. Такие биообъекты называют сенсибилизированными, поскольку их чувствительность к свету изменяется. Сенсибилизацию биоматериала используют для изучения механизмов взаимодействия света с отдельными компонентами этого материала, а также в практической диагностике и медицине, например, в ходе проведения сеансов флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии. Действие лазера в хирургии, будь то в качестве режущего инструмента или коагулятора, базируется на превращении электромагнитной энергии лазерного луча в тепловую энергию (табл. 2, табл.3, рис. 11).
Таблица 2 Реакции биоткани на лазерное излучение, зависимые от температуры Рис. Рис. 11. Влияние температуры и времени лазерного воздействия на необратимое изменение ткани.
Таблица 3. Изменение свойств биоткани во время лазерного облучения Это преобразование энергии излучения в тепло может произойти только в том случае, если лазерное излучение поглощается специфическими хромофорами ткани. Так как часть энергии из-за теплопроводности и других процессов транспортируется в соседние области, то нагревается не только облученный объем, но и окружающие его участки. Также и локальным кровотоком invivo тепло отводится от облученной ткани. Термические свойства живой ткани определяются в основном тремя процессами:теплопроводностью, накоплением тепла и отводом тепла сосудистой системой.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-19; просмотров: 604; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.191.169 (0.006 с.) |