Лазеры в хирургии известны уже не одно десятилетие. Постепенно они
завоевывают свое место в повседневной хирургической практике. Прогресс в
этой области зависит от разработки и производства лазерных аппаратов с
широкими операционными возможностями, недорогих и удобных в
эксплуатации.
Такие общие для всех типов лазеров особенности излучения, как высокая
когерентность, монохроматичность, поляризованность, малая расходимость
и, как следствие, высокая спектральная плотность мощности позволяют
воздействовать на отдельные клетки, органы и организм в целом.
Лазерные медицинские установки, обладая универсальными свойствами, имеют
широкие возможности воздействия на живую ткань (см. табл.1) путем
облучения, иссечения, испарения и коагуляции биоткани лазерным
излучением.
Таблица 1.
Основные характеристики и области применения некоторых отечественных
лазерных
медицинских установок
Установка (, мкм Активная среда Режим работы, Рвых Область применения
«Скальпель-1» 10,6 Углекислый газ Непрерывный, (20 Вт Абдоминальная и
кожнопластическая хирургия
«Ромашка-1» 10,6 Углекислый газ Непрерывный, (100 Вт Нейрохирургия,
общая и гнойная хирургия, онкология, ожоговая хирургия
«Разбор» 10,6 Углекислый газ Непрерывный, (80 Вт Ожоговая и общая
хирургия, онкохирургия, стоматология
«Ромашка-2» 10,6 Углекислый газ Непрерывный, (15 Вт Микрохирургия,
оториноларингология, гинекология, пластическая хирургия
«Ятаган» 0,69 Рубин Импульсный с модулируемой добротностью, энергия в
импульсе 100 мДж Микрохирургия переднего отдела глаза
«Лиман-2» 0,488
0,514
0,694
1,06
1,54 Аргон
Аргон
Рубин
Неодим
Иттербий, эрбий Непрерывный
Непрерывный
Импульсный
Импульсный
Импульсный Универсальная офтальмологическая установка
«Диагноз-2» 0,63 Гелий, неон Непрерывный, (1 мВт Установка
электролазерной пунктуры
«Ягода» 0,63 Гелий, неон Непрерывный, (20 мВт Физиотерапевтическая
установка
Воздействие сфокусированного лазерного излучения большой мощности на
живую ткань приводит к быстрой коагуляции крови в месте разреза. Это
свойство позволило создать лазерный скальпель, обеспечивающий проведение
Лазеры и их применение в медицине (4)
... излучение) - и могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Лазер состоит из трех принципиально ... применение в военной технике, в технологии обработки материалов, в медицине, оптических системах навигации, связи и локации, в прецизионных интерференционных экспериментах, в химии, просто в ... узлов и их взаимной установки. Создание лазеров оказалось возможным в результате реализации трех ...
хирургических бескровных операций, уменьшение боли, сокращение времени
операций и послеоперационного периода. В настоящее время создано
несколько типов таких установок с выходной мощностью 20 – 100 Вт.
Важнейшей особенностью этих установок является отсутствие прямого
контакта с биотканью и опасности инфицирования оперируемых органов.
Возможность достижения необходимого эффекта воздействия зависит от
энергетических параметров лазерного пучка, времени воздействия,
теплофизических характеристик биоткани и ее объема, в котором
поглощается энергия излучения. Объем ткани, в котором поглощается
энергия лазерного излучения, определяется глубиной проникновения в ткань
светового потока, что, в свою очередь, определяется длиной волны
излучения. Излучение лазеров с длиной волны 0,6 – 1,5 мкм глубоко
проникает в биоткань и используется для терапевтического воздействия. В
этом диапазоне работают гелий-неоновые лазеры, используемые для
физиотерапевтического облучения, и лазеры на алюмоиттриевом гранате
((=1,06 мкм), излучение которых проникает в биоткань на глубину до 10 мм
и используется для прекращения кровотечения и коагуляции патологических
образований.
Лазеры видимого и близкого инфракрасного спектра представляют большой
интерес для медицины, поскольку для них созданы гибкие кварцевые
световоды малого диаметра (10 – 100 мкм), позволяющие канализировать
энергию лазерного излучения во внутренние органы без хирургического
вмешательства.
Широкое использование лазеров на углекислом газе в хирургии обусловлено
такими достоинствами, как хороший гомеостаз вследствие малой ширины
некротической зоны, отсутствие поражения глубоко лежащих тканей и низкий
уровень пороговой мощности излучения.
1. Конструкция лазерных хирургических установок.
1.1. Основные узлы лазерных медицинских установок
Основными узлами лазерных медицинских установок любой конструкции
являются:
- блок генерации излучения;
- блок питания излучателя;
- система подведения и наведения лазерного излучения к объекту;
устройство управления и контроля параметров излучения и выбора режима
облучения.
Блок генерации излучения содержит один или несколько лазерных
излучателей. Здесь же может располагаться дополнительный источник
видимого лазерного излучения малой мощности, служащий для наведения
рабочего излучения на облучаемый объект. Этот блок обычно располагается
на собственном основании, поскольку имеет значительные размеры.
Блок питания излучателя служит для возбуждения генерации в активной
среде и может быть выполнен в виде отдельного устройства или
компоноваться на одном основании с блоком излучателей.
Система подвода лазерного излучения к объекту зависит в основном от типа
лазерные излучатели, то и системы подвода излучения различны. Анализ
показывает, что при разработке медицинских установок на лазерах,
излучающих в видимом и близком инфракрасном диапазонах спектра, имеет
место тенденция к применению волоконных кварцевых световодов. При
Теплообмен излучением. Теплоэнергетические установки
... изучить особенности теплообмена излучением и теплоэнергетических установок. 1. Понятие теплового излучения Тепловое излучение - это электромагнитное излучение, которое возникает ... максимум. Для всех длин волн интенсивность излучения тем выше, чем выше температура. Максимумы кривых ... тела равна произведению его коэффициента поглощения на спектральную энергетическую светимость абсолютно черного тела. ...
разработке установок на основе твердотельных импульсных лазеров,
излучающих в дальнем инфракрасном диапазоне, применяются многоколенные
зеркальнолинзовые или призменные световоды.
Устройство управления предназначено для включения и выключения
излучения, выбора, изменения и контроля режимов и параметров излучения.
В ряде случаев для выбора режима воздействия излучения на биологические
объекты используются микрокомпьютеры.
1.2. Первые лазерные медицинские установки
Одной из первых лазерных медицинских установок, разработанных в нашей
стране, является установка на основе газового лазера ЛГ-22 (активное
вещество – смесь углекислого газа с азотом и гелием), предназначенная
для проведения хирургических операций и облучения злокачественных
опухолей. Лазер ЛГ-22 генерирует мощность около 20 Вт на волне 10,6 мкм
в непрерывном режиме.
На базе этой установки была разработана и передана в серийное
производство установка ЛГМ-80-02 («Разбор»), которая нашла широкое
применение в медицинской практике. Установка «Разбор» предназначена для
проведения бескровных хирургических операций, а также для облучения
различных злокачественных образований.
вия на СО2. Основными функциональными узлами являются: стойка с
излучателем, манипулятор и источник питания (рис.1).Стойка и блок
питания, соединенные между собой, крепятся к тележке, на которой
установка может перемещаться в операционной. Манипулятор, служащий для
направления сфокусированного лазерного пучка в заданную точку
операционного поля, представляет собой комбинацию оптических шарниров,
соединенных трубками. Излучатель, закрепленный на кронштейне
манипулятора, вращается вместе с манипулятором. Такое конструктивное
решение позволяет проводить настройку только в одной плоскости. На
выходе манипулятора имеется наконечник с фокусирующей линзой. Наконечник
снабжен убирающейся иглой – указателем фокуса лазерного пучка и кнопкой
для включения и выключения излучения хирургом. Для измерения средней
мощности используется измеритель ТИ-3, позволяющий измерять мощность
излучения в диапазоне от 1 до 100 Вт с погрешностью не хуже ( 5%.
Питание осуществляется от сети 220 В, 50 Гц. На лицевой панели блока
выключение излучения, контрольные приборы тока разряда трубок излучателя
и напряжения измерителя мощности. Реле времени автоматически задают
выдержку времени лазерного облучения в интервале 40 – 800 с. Установка
может быть оборудована устройством для отсоса из зоны облучения
продуктов взаимодействия излучения с биологическими тканями.
Установка «Ромашка-1» предназначена для проведения полостных
хирургических операций, в том числе желудочно-кишечных,
нейрохирургических, поверхностных операций в ожоговой и гнойной
хирургии. Установка состоит из трех функционально связанных модулей:
оптико-электронного, модуля питания и управления, дымоотсосного модуля.
Оптико-электронный модуль представляет собой стойку с четырьмя лазерными
излучателями типа ЛГ-25А и светопроводом. Излучение от отдельных
Применение лазеров в офтальмологии
... методике ФРК (PRK) с использованием эксимерного лазера. Все современные эксимерные лазеры, используемые в офтальмологии, работают в одном диапазоне длин волн, в импульсном режиме (обычно - с частотой 100 ... что высокая монохроматичность свойственна всем типам лазеров. В ряде случаев (полупроводниковые лазеры, лазеры на растворах красителей) полоса излучений весьма широка, что также может быть ...
излучателей суммируется специальной оптической системой, образущей пучок
на входе в светопровод диаметром не более 20 мм. Потери мощности при
сложении не превышают 5%. Светопровод выполнен в виде телескопической
трубы. Модуль питания и управления содержит четыре источника питания и
блок управления, который обеспечивает включение различного количества
вертикальной стойки, которая может быть удалена от операционного стола
на расстояние до 6 м. Дымоотсосный модуль осуществляет удаление
продуктов взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью.
Лазерная микрохирургическая установка «Ромашка-2», созданная на основе
CO2-лазера типа ЛГН-703, предназначена для выжигания и препарирования
тонких биоструктур в поверхностных и глубоких операционных полях
сфокусированным лазерным излучением. Установка имеет устройство
управления лазерным пучком и микроскопом и может работать как
хирургический, так и микрохирургический скальпель. Предусмотрено два
режима управления работой: ручной и автоматический.
Как показала медицинская практика, хирургические установки на основе
CO2-лазеров, работающих в непрерывном режиме, перспективны для
применения в онкологической, ожоговой и гнойной хирургии и при операциях
желудочно-кишечного тракта. При проведении операций на жировых и костных
тканях эти установки малоэффективны, что объясняется низкой
теплопроводностью этих тканей, которые под действием лазерного излучения
разрушаются (обугливание, «взрыв», испарение, разрыв и т.п.).
Исследования показали, что для обработки таких тканей целесообразно
использовать CO2-лазеры, работающие в комбинированных режимах:
непрерывном и импульсном. На основе такого лазера создана
экспериментальная хирургическая установка «Радуга», основные технические
характеристики которой следующие: длина волны излучения 10,6 мкм;
выходная мощность, плавно регулируемая в непрерывном режиме, от 0 до 60
Вт; частота следования импульсов от 0 до 2 кГц и 100(50 кГц; минимальный
диаметр пятна излучения не более 0,1 мм.
1.3. Зарубежные лазерные хирургические установки
Лазерная установка Coherents System 450 (ФРГ – США) предназначена для
проведения операций в гинекологии, нейрохирургии, оториноларингологии,
ортопедии. Излучателем служит газовый лазер на CO2, работающий в
непрерывном режиме на волне 10,6 мкм. Установка состоит из стойки с
излучателем и манипулятором, блока питания и управления. Для наведения
сфокусированного инфракрасного излучения на зону действия используется
He-Nе – лазер ((=0,63 мкм) с выходной мощностью 0,8 мВт.
Большому разнообразию требований медицинской практики удовлетворяет
использование различных модификаций этой лазерной системы, в частности:
- модель 450 имеет лазер мощностью 25 Вт в многомодовом (ТЕМ11) режиме;
модель 450XLG имеет лазер на 30 Вт в одномодовом (ТЕМ00) режиме для
операций, где требуется высокая плотность мощности и малый диаметр луча;
модель 450 XLM имеет лазер 450 Вт в многомодовом режиме, используется в
Лазеры и их применение
... лазеров. Во второй главе рассматриваются сферы и области применения лазеров. В заключении в обобщенном виде подводятся итоги работы. 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРОВ В основу лазеров положено явление индуцированного излучения, ... волны, совпадающие по частоте и фазе с падающей волной. 1.1 ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА Лазеры являются уникальными источниками света. Их уникальность определяют свойства, ...
случаях, когда требуется повышенная плотность мощности и большой диаметр
луча.
Эта лазерная хирургическая установка имеет широкий спектр применения,
снабжена дополнительными устройствами:
микрохирургическим адаптером (пригодным для всех используемых в хирургии
микроскопов);
- эндоскопическим соединительным элементом для эндоскопии и бронхоскопии;
- хирургическим зондом для инвазивных микрохирургических процедур;
- артроскопическим адаптером для ортопедических целей и др.
Блок управления имеет микропроцессор для выбора и контроля режимов
работы установки.
Лазерная хирургическая установка TLS-61 фирмы «Тунгсрам» (Венгрия)
содержит лазер на CO2, установленный в стойке, соединенной с блоком
питания. Излучение с помощью систем зеркал по манипулятору подается к
месту операции. Мощность излучения до 60 Вт в непрерывном режиме (с
распределением Гаусса по моде ТЕМ00) и импульсном режиме (с частотой
следования импульсов 0,1; 0,2; 0,5; I с).
Для наведения невидимого инфракрасного излучения в зону действия
используется гелий-неоновый лазер ((=0,63 мкм).
Охлаждение установки –
водяное, автономное. Мощность, потребляемая установкой, – 2 кВт, масса –
220 кг. На выходе манипулятора установлен сменный наконечник с линзой,
имеющей фокусное расстояние 125 мм, диаметр пучка в фокусе – 0,4 мм. Для
микрохирургических целей по особому заказу поставляется микроманилулятор
с фокусным расстоянием 400 мм и разрешающей способностью 0,1 мм.
Установка имеет широкое применение: гинекология, гастроэнтерология,
дерматология, онкология, ортопедия, оториноларингология, хирургия,
кардиология и др.
Лазерная медицинская установка модели 120 (фирма Lasertek Оу, Финляндия)
на CO2-лазере ((=10,6 мкм) с выходной регулируемой мощностью от 2 до 16
Вт представляет собой единый блок, состоящий из стойки с излучателем и
блока питания и управления. Подсветка излучения осуществляется
гелий-неоновым лазером. Время воздействия изменяется от 0,1 до 99,9 с.
2. Лазерная хирургия сегодня.
2.1. Дерматологический косметологический лазер на красителях
Для лечения дерматологических заболевании и косметологических дефектов
кожи, связанных с ее гиперпигментацией, используется лазерное излучение
в диапазоне длин волн 418 – 600 нм.
В данном диапазоне основным механизмом удаления пигментных образований
является термодеструкция пигментного пятна. Сюда можно отнести излучение
лазеров на углекислом газе, лазеров на алюминий-иттриевом гранате и
аргоновых лазеров, успех применения которых очень сильно зависит от
опыта хирурга. Производя сильное термическое повреждение не только
больных, но и окружающих здоровых тканей, излучение этих лазеров
вызывает болезненные ощущения, что и приводит к необходимости в местной
анестезии. Более того, из-за сильного нагрева тканей могут появиться
ожоги II – III степени, в результате которых у 10 – 20% пациентов
Полупроводниковый инжекционный лазер для применения в лазерной арфе
... нее излучения, можно получить режим усиления, если количество образовавшихся фотонов существенно больше потерь на поглощение и рассеяние. Инжекционный лазер представлен на рисунке 1.3 Рис. 1.3.Схема устройства полупроводникового инжекционного лазера (лазерного диода) ...
остаются рубцы.
Излучение с длинами волн менее 500 нм сильно поглощается не только
оксигемоглобином, но и меланином, что приводит к перегреву кожного
покрова. Поэтому перспективна работа с излучением в диапазоне длин волн
575 – 585 нм, где имеется максимум поглощения оксигемоглобина и уже
значительно снижено поглощение меланина, что делает режим облучения
более щадящим (рис.2).
Разработанный лазер точно настраивается на желтую линию (577 нм) и имеет
следующую конструкцию: лазерная головка-квантрон содержит четыре
линейные лампы-вспышки и кювету с красителем. Для формирования импульса
накачки нужной формы и длительности используется не электрическое, а
световое смещение, что приводит к значительному упрощению схемы накачки,
использованию более низких напряжений, уменьшению габаритов. Блок-схема
лазера приведена на рис.3.
Для питания ламп используются источники питания напряжением 2 – 4 кВ.
Каждая лампа имеет свой разрядный контур, связанный с другими через
зарядные сопротивления (рис.4).
Смешивание световых импульсов от каждой схемы-накачки позволило
сформировать требуемую форму и длительность импульса накачки, т.е. за
задний и передний фронты импульса отвечают разные лампы. Крутой передний
фронт обеспечивает высокий КПД, а нарастающая вершина – компенсацию
наводимых потерь триплетного поглощения и термооптической разъюстировки.
Форма импульсов приведена на рис.5, на котором видно, что удалось
получить импульс генерации длительностью 100 мкс с энергией генерации 2
Дж. Такие параметры вполне удовлетворяют требованиям к лазеру для
фототермолиза. На кривой 2 виден глубокий провал на вершине. Этот провал
объясняется развитием термооптических искажений в кювете. В настоящее
время ведется работа по поиску конструкции резонатора, позволяющего
уменьшить термооптические искажения. В целях уменьшения этих искажений
противоположно относительно кюветы с красителем. Кювета и каждая лампа
омываются охлаждающей водой, причем в целях уменьшения градиента
температур потоки красителя и охлаждающей воды проходят через общий
теплообменник.
В качестве красителя используется родамин 6Ж, излучение которого лежит в
интервале 570 – 590 нм.
Волоконно-оптическая система доставки излучения состоит из трех основных
элементов: системы сопряжения с лазером, оптического волокна и системы
сканирования.
Система сопряжения содержит набор линз, позволяющих ввести излучение
лазера в оптическое волокно. Так как проведенные ранее исследования
показали, что при переоблучении или при пропуске некоторой области после
лечения может появиться крапчатость, было решено использовать в качестве
выходного устройства не ручной манипулятор типа «светового пера», а
сканирующее устройство (в простейшем случае механическое).
Устройство состоит из держателя «лазерного пера», которое
непосредственно контактирует с кожей. Механизм двухкоординатного
сканирования позволяет перемещать «перо» в пределах квадрата со стороной
2 мм с точностью 0,5 мм. Таким образом, повреждение может быть покрыто
Лазеры в медицине
... основы применения лазерной техники в медицине 1.1 Принцип действия лазера Основой лазеров служит явление индуцированного излучения, существование которого было постулировано А. Эйнштейном в 1916 г. В квантовых системах, обладающих дискретными уровнями энергии, существуют ...
мозаичным образом в соответствии со схемой лечения без переоблучения или
недооблучения и качество лечения гарантируется независимо от опыта
оператора.
Одно из основных преимуществ данной лазерной установки состоит в
возможности выбора длины волны, которая хорошо поглощается поврежденными
тканями при незначительном воздействии на окружающие здоровые ткани.
Импульсный режим работы способствует ограничению воздействия тепловых
эффектов в области повреждения.
В результате высокой селективности поглощения после обработки
повреждения сохраняется нормальная структура и окраска кожи, рубцов не
остается. Из-за локализации термического воздействия в обрабатываемом
участке пациент практически не испытывает боли и можно обойтись без
анестезии.
f
Ц
????
????
????
????
????
????
????
????
Tя температура, что приводит к испарению, т.е. повреждению, верхнего
слоя кожи. Большая длительность импульса приводит к распространению
тепла в окружающие ткани, что вызывает их перегрев и приводит к
коагуляционному некрозу. Экспериментально было получено, что времена
релаксации для поглощающих объектов размером 10 – 100 мкм составляют 100
- 200 мкс. Данная лазерная установка позволяет увеличить длительность
импульса генерации до 400 мкс.
В связи с тем, что для достижения терапевтического эффекта необходимо
преодолеть некоторый энергетический порог, третьим важным фактором,
влияющим на взаимодействие излучения с биологическими тканями, является
плотность энергии. Удовлетворительные результаты устранения
косметических дефектов излучением лазера на красителях наблюдаются при
плотностях мощности 4 – 8 Дж/см2. Однако во избежание повреждений курс
лечения разбивается на несколько процедур.
Таким образом, разработанный макет лазерной установки может
использоваться для лечения дерматологических заболеваний и устранения
косметологических дефектов кожи, связанных с ее гиперпигментацией, а
применение светового смешивания вместо электрического значительно
упрощает схему накачки и позволяет уменьшить габариты установки.
2.2. Лазерные аппараты «Ланцет» в хирургической практике
Большой популярностью отличаются СО2-лазеры известные как «лазерные
скальпели». Короткие импульсы лазерного излучения приводят к быстрой
ионизации молекут ткани-мишени (акустический шок), в результате
происходит их разрушение (фотоабляция).
Повреждения биологических тканей СО2-лазером имеют свои особенности и
зависят от оптического проникновения излучения и термического эффекта
(рис.6).
Морфологически в лазерной ране выделяют три зоны. Первая – это зона
коагуляционного некроза, включающая ожоговую кайму, рыхлый слой некроза,
образованный в результате испарения жидкостной фазы ткани, и компактный
слой некроза, собственно зона кoaгyляции. Вторая – зона воспалительного
отека. Третья – зона дисфункциональных изменений.
Новым поколением СО2-лазеров являются лазерные хирургические аппараты
(ЛХА) серии «Ланцет». Они отличаются высокой спектральной чистотой на
Лазеры и их применение в медицине (3)
... предназначен для преобразования энергии накачки (перевода гелий-неоновой смеси 3 в активное состояние) в лазерное излучение и содержит оптический резонатор, представляющий собой в общем случае ... рабочего вещества: различают газовые, жидкостные, полупроводниковые и твердотельные лазеры. В зависимости от типа лазера энергия для создания инверсной населенности сообщается разными способами: возбуждение ...
длине волны 10,6 мкм, высокой степенью когерентности излучения,
возможностью работы как в непрерывном, так и импульсном режиме, а также
целым рядом других технических достоинств. В этих лазерах генерация
излучения происходит за счет перехода молекул СО2 из возбужденного
состояния в невозбужденное на длине волны 10,6 мкм.
«Лaнцeт» – ЛХА горизонтальной компоновки, портативный, имеет
оригинальную упаковку в виде кейса и может быть использован как в
стационарном, так и в переносном варианте.
«Ланцет-2» – ЛХА вертикальной компоновки, имеет повышенный радиус
операционного пространства. Основные характеристики этих аппаратов
приведены в табл.2.
Таблица 2.
Основные характеристики ЛХА серии «Ланцет»
Техническая характеристика «Ланцет» «Ланцет-2»
Выходная мощность излучения, Вт 0,1 – 20 0,1 – 20
Мощность в режиме «Медимпульс», Вт 50 50
Экспозиция 0,1 – 25 мин 5 – 955 с
Длительность импульса, с 0,05 – 1,0 0,01 – 2,0
Длительность паузы между импульсами, с 0,05 – 1,0 0,01 – 2,0
Пульт управления Выносной Встроеный
Радиус операционного пространства, мм 1000 1200
Электропитание, В; Гц; Вт 220; 50; 700 220; 50; 1000
110; 60; 700
Габариты, мм 555(410(225 955(305(270
Масса, кг 25 26
ЛХА «Ланцет» включает в себя лазерно-энергетический блок, которым
генерирует лазерное излучение, и зеркально-линзовый шарнирный
манипулятор, посредством которого лазерное излучение попадает к месту
воздействия на биологические ткани. Микропроцессорная система управления
лазерным излучением отличается простым и понятным алгоритмом, что
воплощено в миниатюрном пульте управления. Включение лазерного излучения
осуществляется педалью. В конструкции ЛХА «Ланцет» предусмотрена
возможность продува инертного газа через наконечник манипулятора в зоне
операционного вмешательства. Система охлаждения лазера автономная,
встроенная, замкнутая, воздушно-жидкостная. В наконечник манипулятора
вмонтирована оптическая система, обеспечивающая фокусировку лазерного
излучения на расстоянии 20 мм от его конуса со световым пятном 0,2, 0,3
или 0,5 мм, выбор которого определяется двумя факторами: желаемым
размером дефекта ткани и делаемой плотностью энергии. Невидимое
излучение СО2-лазера наводится на объект с помощью гелий-неонового
лазерного маркера с мощностью 1 мВт («Ланцет») или диодного лазера
мощностью 2 мВт («Ланцет-2»).
В импульсно-периодическом режиме ЛХА «Ланцет» формирует модуляции
непрерывного излучения в короткие прямоугольные импульсы с высокой
концентрацией энергии. Чем короче импульсы и чаше их повторение, тем
быстрее происходит локальное накопление энергии, приводящее к коагуляции
и деструкции ткани, при этом локальный нагрев происходит быстрее
тепловой диффузии. Это и обеспечивает ограничение объема термических
повреждений, а значит их разрушение и как следствие уменьшение объема
рубцевания. Максимально достижимая частота импульсов в ЛХА «Ланцет» 10
Гц, а в ЛХА «Ланцет-2» – 50 Гц.
В суперимпульсном режиме «Медимпульс» лазерное излучение отличается
Применение лазеров в лазерном шоу
... выделяют три вида лазерных шоу: ·лазерная графика (laser grafic show), ·объемное лазерное шоу (laser beam show) ·смешанное лазерное шоу (laser mix show). .1.Лазерная графика Лазер рисует изображение, в ... Полноцветный ("RGB" или "белый") лазер. В полноцветных лазерных проекторах, как правило, установлено три источника излучения - красный, зеленый и синий, излучение которых может смешиваться в ...
высокой степенью концентрации энергии (20 мДж) в очень короткие импульсы
длительностью 500 мкс. За счет изменения длительности паузы между
импульсами частота импульсов может варьировать от 0,5 до 665 Гц. В этом
режиме воздействие на биологические ткани носит характер
фотодинамической абляции, т.е. удаление тканей происходит по типу
быстрого взрыва без выраженного термического эффекта. Удаление ткани
происходит настолько быстро, что в зоне лазерного воздействия не
успевает распространиться тепло. В режиме «Медимпульс» мощность
лазерного излучения фиксирована на уровне 50 Вт, а также фиксирована
длительность импульса — 500 мкс. Чем короче пауза между импульсами в
режиме «Meдимпульс», тем больше частота следования импульсов и тем
больше энергетическая плотность лазерного воздействия, а значит и
увеличивается скорость абляции тканей. Таким образом, этот режим
помогает избежать обычных для «лазерных скальпелей» обугливания и
некроза тканей.
В ЛХА «Ланцет» предусмотрена установка одновременно трех различных
программ для того, чтобы использовать их на различных этапах одного
оперативного вмешательства.
ЛХА серии «Ланцет» совместимы с операционным микроскопом, кольпоскопом,
лапароскопом и другим хирургическим оборудованием. Для
микрохирургических операций предусмотрен специальный микроманипулятор.
Возможна стыковка ЛХА «Ланцет» с кольпоскопами и микроскопами как
отечественного, так и зарубежного производства. Для удаления продуктов
сгорания существует система эвакуации и утилизации дыма, устанавливаемая
по отдельному заказу. Дополнительно к ЛХА «Ланцет» выпускаются комплекты
насадок для общей хирургии, лапароскопии, гинекологии, стоматологии, для
операций на ЛОР-органах.
Кроме того ЛХА «Ланцет» дополнительно оснащается косметологическим
сканером для подслойного снятия ткани без некроза и комплектом
специального инструментария для абдоминальной хирургии и
проктологических операций (всего 56 инструментов).
При оперативных вмешательствах на коже лазер применяется в следующих
видах:
1) лазерная фотокоагуляция;
2) лазерное иссечение опухоли с ушиванием краев раны;
3) лазерное иссечение опухоли с пластикой местными тканями;
4) лазерное иссечение опухоли с пластикой свободными кожными лоскутами.
Противопоказаний к применению лазерной техники в хирургии нет.
Специальной подготовки больных к операции с использованием лазера не
требуется.
У 1000 человек, прооперированных в 2000 г. по поводу новообразований
(НО) кожи и слизистых, выявлено 1525 локализаций этих НО, т.е. у каждого
второго из оперированных было по два новообразования и более в разных
областях тела, а общее количество прооперированных НО у одного больного
могло достигать полутоpa – двух десятков. Почти все они были вылечены с
применением ЛХА «Ланцет» (93%).
2.3. Лазерная установка «Пульсар-1000М»
«Пульсар-1000M» представляет собой импульсный лазер на неодимовом
стекле, работающий в режиме свободной генерации, снабженный оптической
системой (световодом) для наведения и фокусироваиия излучения на
облучаемый объект.
Технические характеристики установки:
Длина волны излучения, нм
1060
Энергия импульса излучения, Дж
1000(200
Длительность импульса, с
(4 – 5)(10-3
Диаметр облучаемой зоны, мм
2 – 30
Плотность энергии в облучаемой зоне, Дж/см2 От 10 до 104
Размер операционного поля, мм
800(500(500
Режим работы установки Одиночные импульсы с
интервалом 5 мин или
серии из 10 импульсов
с
интервалом 2 мин между
импульсами и интервалом
10 мин между сериями
Габариты, мм:
Блока излучения
1960(2700(1200
1800(540(1900
Терминала
290(210(240
Выносного пульта управления 4500(60(30
Масса, кг:
Блока излучения
220
1100
Терминала
5,5
Выносного пульта управления
1,5
В качестве излучателя для формирования направленного потока лазерного
излучения используется лазер, состоящий из активного элемента 1 (рис.7),
зеркал резонатора 2 и 3, импульсных ксеноновых ламп 4, отражателя 5.
Коэффициенты отражения зеркал резонатора с многослойными
диэлектрическими покрытиями равны соответственно 99,5 и 45%. Импульсные
лампы (8 штук) осуществляют оптическую накачку активного элемента,
цилиндрический отражатель из силикатной керамики концентрирует световой
поток на активном элементе, который охлаждается дистиллированной водой,
протекающей по кольцевому зазору в защитной трубке 6.
Плоскопараллельной пластиной 7, установленной под углом 45( к падающему
излучению, часть формируемого в излучателе мощного импульсного излучения
выводится на измеритель энергии для контроля энергии импульса. Основной
поток излучения лазера подводится к зоне облучения с помощью световода,
состоящего из четырех призм 8. На выходе световода установлены
фокусирующий объектив 9, набор светофильтров 10 и защитное стекло 11.
Светофильтры служат для ослабления излучения в 2 и 5 раз. Защитное
стекло предназначено для защиты объектива от загрязнения продуктами
взаимодействия лазерного излучения с биотканями.
Совместное вращение компонентов световода обеспечивает перемещение
сфокусиронанного объективом излучения по произвольной траектории в
пределах операционного поля.
Визуальный контроль положения и размеров облучаемой зоны осуществляются
с помощью газового лазера 12 (типа ЛГН-208А), системы линз 13 и 14,
используемых для расширения пучка газового лазера до размеров основного
излучения в операционном поле, и пластины 15, которая совместно с
пластиной 7 вводит излучение газового лазера в канал основного
излучения. Газовый лазер и оптическая система обеспечивают полное
совпадение в операционном поле направления и поперечных размеров пучков
визуального контроля и основного излучения.
Излучение, введенное с помощью пластин 7 для контроля энергии на
измеритель энергии, поступает через светофильтры 16, фокусирующую линзу
17 и матовое стекло 18 на приемную площадку фотоприемника, с которой
сигнал, пропорциональный энергии излучения, в аналоговой форме подается
на измеритель.
В состав установки входят блок излучения, источник питания лазера,
терминал, измеритель, блок охлаждения и выносной пульт управления.
Блок излучения формирует мощное световое излучение, направляет его с
помощью световода в любую точку операционного поля и контролирует
энергию излучения. Он состоит из излучателя и световода, установленных
на тележке со стойкой. Блок излучения подключен системой кабелей к
энергии и управления их разрядом через импульсные лампы. Источник
питания состоит из блоков заряда – поджига и управления. Блок заряда –
поджига выполнен в виде стойки – металлического каркаса из трех отсеков,
катушками индуктивности. В третьем отсеке расположен блок управления, на
приборы и индикаторные устройства. Блок управления обеспечивает
возможность ручного управления работой установки.
Терминал предназначен для автоматизированного управления источником
питания лазера и является специализированной микро-ЭВМ. Ввод исходной
информации (плотность энергии и диаметр облучаемой зоны) производятся с
помощью клавиатуры, при этом правильность ввода информации
контролируется по цифровому индикатору. Программа, записанная в
постоянное запоминающее устройство модуля памяти терминала, по исходным
данным производит вычисление напряжение накачки, необходимого для
излучения энергии, величина которой непосредственно задается при вводе
исходной информации.
Кроме подпрограммы реализации основного режима работы, программное
обеспечение включает в себя подпрограмму настройки. Режим настройки
необходим для определения параметров лазера, подверженных старению. В
процессе настройки автоматически производятся два контрольных излучения
с различными энергиями накачки, измерение при каждом излучении энергии,
расчет искомых параметров и их запоминание. Программа обеспечивает
хранение полученной информации с высокой степенью надежности.
С помощью встроенного в установку средства измерения при каждом импульсе
осуществляется контроль за энергией излучения с помощью цифрового
индикатора, находящегося в терминале.
Система охлаждения установки — автономная, жидкостная. Хладагентом
служит дистиллированная вода. Прокачка воды через контур охлаждения
активного элемента осуществляется с помощью эдектроприводного
центробежного насоса. Сброс тепла происходит в теплообменнике-радиаторе
путем естественной конвекции и излучения.
В установке предусмотрена возможность дублирования основных операций с
выносного пульта — включение заряда, экстренный разряд конденсаторов на
балластные сопротивления и пуск излучателя.
3. Медицинские инструменты для лазерных операций
Анализ показывает, что использование лазерного луча обладающего высокой
коагулирующей способностью открывает большие перспективы в хирургии
насыщенных кровеносными сосудами и выводными протоками органов.
Хирургия печени, поджелудочной железы и других паренхиматозных органов
до настоящего времени является самой трудной как по выполнению
оперативного вмешательства, так и по послеоперационному течению.
Специфика анатомической структуры данных органов с ее богатой,
разветвленной сосудистой и протоковой системой не позволяет применить
стандартную методику, используемую при резекции участка обычного органа.
Поэтому ведутся постоянные поиски наиболее эффективных средств и
способов остановки кровотечения, желче- и ферментоистечения при
оперативных вмешательствах на паренхиматозных органах.
Однако эффективной мерой предупреждения развития осложнений после
операции на паренхиматозных органах брюшной полости и качественного
выполнения хирургических вмешательств является использование лазерного
излучения со специальными медицинскими инструментами.
Разработаны инструменты 8 наименований для операции на поджелудочной
железе, печени при помощи лазерных хирургических установок на базе
СО2-лазера.
В состав комплекта входят инструменты оригинальной конструкции для
выполнения в сочетании с лазерным излучением резекции печени, поперечной
резекции поджелудочной железы и рассечения панкреатического протока
(рис.8).
Таким образом применение специальных медицинских инструментов позволяет
значительно упростить операцию, свести к минимуму кровопотерю во время
нее, герметично запаять лазерным лучом травмированные клетки
поджелудочной железы и создать условия для более быстрого и безопасного
заживления, уменьшить сопутствующую травматизацию.
Клинические испытания в ведущих медицинских учреждениях показали, что
применение специальных лазерных инструментов обеспечивает возможность
использования лазерных хирургических установок при целом ряде операций
на паренхиматозных органах брюшной полости.
Список используемой литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/lazernaya-hirurgiya/
Александров М.Т. и др. Применение лазеров в медецине. М.: ЦНИИ
«Электроника». 1986. С.9 – 15
Бученков В.А. и др. Лазерная установка для онкологических целей
«Пульсар-1000М» // Медицинская техника. №5. 1994. С.38 – 39
Вареев Г.А., Барышев В.П. Опыт применения лазерных аппаратов «Ланцет» в
хирургической практике // Медицинская техника. №1. 2002. С.41 – 43
Гундырев В.Б., Краснов И.В., Ланцов А.М. Дерматологический
косметологический лазер на красителях // Медицинская техника. №3. 1995.
С.10 – 20
Ицкович Л.Н. и др. Медицинские инструменты для лазерных операций на
паренхиматозных органах брюшной полости // Медицинская техника. №5.
1993. С.42 – 44
Рис.1. Лазерная хирургическая установка ЛГХ-80-02 («Разбор»)
Рис.2. Спектры поглощения меланина 1 и оксигемоглобина 2
Рис.3. Блок-схема лазерной установки (БП-блок поджига; З1,З2-зеркала
резонатора; Л-лампы; К-кювета с красителем; РК-разрядный контур;
излучения)
Рис.4. Электрическая схема разрядных контуров
Рис.5. Форма и длительность импульсов света накачки 1 и импульсов
генерации 2
Рис.6. Воздействие СО2 лазерного излучения на биологические ткани
(а-оптическое проникновение и тепловая диффузия; б-структурные
изменения)
Рис.7. Оптическая схема установки (1-активный элемент; 2,3-зеркала
резонатора; 4-импульсные лампы; 5-отражатель; 6-защитная трубка;
7-плоскопараллельная пластина; 8-призма световода; 9-фокусирующий
объектив; 10-набор светофильтров; 11-защитное стекло; 12-газовый лазер
ЛГН-208А; 13,14-система линз; 15-пластина; 16-светофильтры;
17-фокусирующая линза; 18-матовое стекло)
Рис.8. Комплект инструментов для операций на паренхиматозных органах с
применением лазера (1-для резекции печени; 2,3-для продольного
рассечения поджелудочной железы с полым зондом; 4,5-для продольного
рассечения поджелудочной железы с жестким зондом; 6,7-для продольного
рассечения поджелудочной железы с гибким зондом; 8-для поперечного
рассечения поджелудочной железы)
