Лазерная система на основе Nd:YAG с регулировкой дозы воздействия для рассечения ткани

Различные механизмы взаимодействия излучения Nd:YAG лазера с биологической тканью при бесконтактном применении достаточно хорошо известны. Ослабление лазерного излучения, в биологической ткани зависит от параметров лазеров (плотность мощности, время облучения и длина волны), а также от типа ткани, и происходит в зоне в несколько сантиметров. Например, при мощности лазера 10 Вт, передаваемой по волоконному световоду диаметром 365 мкм с расходимостью 19^о, достигается плотность мощности около 10 Вт/см² на расстоянии 30 мм, что является достаточным для коагуляции ткани. Если волокно находится непосредственно в контакте с тканью, то плотность мощности вызывает настолько сильное нагревание ткани, что за очень короткое время происходит карбонизация и затем испарение, особенно при контактном применении, когда лазерным лучом охватывается значительно меньший объем ткани, чем при бесконтактном методе. Эти процессы дают возможность осуществлять контактное рассечение ткани с помощью Nd:YAG-лазера (рис. 38). Препарирование ткани световолокном без покрытия с применением обычных лазерных аппаратов с жестко заданной выходной мощностью оказывается проблематичным из-за того, что конец волокна загрязняется остатками ткани. С одной стороны, благодаря высокой абсорбции, это улучшает эффективность процесса рассечения, но, с другой стороны, при отсутствии контакта с тканью тотчас приводит к разрушению волокна. Это последнее обстоятельство представляет особую сложность при эндоскопическом методе вследствие ограниченности изображения, так как пользователю часто не удается держать волокно равномерно в контакте с тканью во время всего процесса ее рассечения. Предпринимались попытки устранить этот недостаток с помощью различных сапфировых наконечников. Однако технически этот метод требует затрат и предполагает тщательное обучение пользователя. Кроме ограничений из-за сравнительно большого диаметра, существует дополнительная опасность газовой эмболии вследствие необходимости охлаждения сапфировых наконечников. Исходя из этого, что постоянная температура на переходе волокно-ткань, во-первых, обеспечивает равномерное рассечение, а во-вторых, делает контролируемой термическую нагрузку, приводящую к разрушению окончания волокна, была разработана Nd:YAG-лазерная система с регулировкой дозы воздействия. При рассечении биологической ткани с помощью Nd:YAG-лазера на переходе волокно-ткань, вследствие процессов сгорания и карбонизации, возникает видимый свет. Между интенсивностью света т температурой в плоскости окончания волокна существует хорошая корреляция. Эта корреляция позволяет использовать интенсивность света в качестве параметра регулирования температуры на переходе волокно-ткань. Благодаря этому представляется возможным создание хирургической лазерной системы на базе Nd:YAG-лазера, обеспечивающей оптимальное рассечение при контакте с тканью. Свет, возникающий в процессе горения, возвращается назад в лазерный аппарат по терапевтическому волокну и выводится через светоделитель из лучевого канала Nd:YAG-лазера. Сигнал обратной связи фокусируется посредством линзы на детекторе и преобразуется в эквивалентное электрическое напряжение. Регулирующее устройство со встроенным микропроцессором использует этот сигнал в качестве параметра регулирования дистальной мощности лазера. В результате во время процесса рассечения на конце световода возникает видимый свет постоянной интенсивности.

 

 

Рис. 38. Nd:YAG-лазер с регулировкой дозы воздействия, с терапевтическим волокном для контактной хирургии. Сигнал обратной связи передается по терапевтическому волокну.

 

Глава 3. Биофизические аспекты взаимодействия ЭМИ с биообъектами: примеры применения в практической медицине

3.1. Перспективы применения низкоинтенсивного лазерного излучения и гамма-излучения для моделирования ускоренного старения органов и тканей на примере тимуса

Большинство заболеваний, связанных с возрастом, характеризуются ослаблением функций иммунной системы в процессе старения. В основе снижения активности иммунной системы лежат возрастные изменения ее центрального органа – тимуса. Возрастная инволюция тимуса характеризуется наиболее выраженными, в сравнении с другими органами, изменениями, которые имеют сходные черты у человека и других млекопитающих. В связи с этим важнейшей задачей геронтологии является разработка и исследование свойств препаратов, восстанавливающих функции тимуса при его инволюции. Для решения этой задачи необходимо создание адекватной модели ускоренного старения тимуса, которая позволила бы объективно оценивать действие геропротекторных препаратов [5]. В настоящее время широко используется модель ускоренного старения тимуса, создаваемая с помощью воздействия на него ионизирующего γ-излучения. Однако вследствие выраженного разрушающего действия радиации на биологические объекты, эта модель не всегда способствует оптимальному решению поставленных задач. В последнее десятилетие в рамках биофизики и в терапевтических целях проводятся исследования взаимодействия различных органов и тканей с фотонами – частицами, генерируемыми низкоинтенсивными лазерами. Широкий спектр и разнонаправленность молекулярно-клеточных эффектов, вызываемых низкоинтенсивным лазерным излучением (НИЛИ), позволяет предположить, что его применение для создания модели ускоренного старения тимуса может быть более перспективно по сравнению с ионизирующими γ-квантами.