Конструктивные методы лазерных комплексов хирургического назначения
Введение
Лазерная хирургия применяется практически во всех сферах медицины. Благодаря этому методу открылись новые возможности в хирургии и микрохирургии. Он приемлем как для врачей, так и для пациентов, поскольку эффективен, безболезнен, антисептичен, не имеет возрастных ограничений и побочных явлений.
Длительность сеанса лазеротерапии составляет до 30 минут, проводят его 1 раз в сутки, а продолжительность курса зависит от цели лечения. Дозу и мощность воздействия определяет врач, он же в течение всего курса следит за состоянием пациента и за возможными реакциями на лазерное воздействие. После каждой процедуры больному необходимо 30 минут отдыха.
Лазерный луч оказывает свое воздействие на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровне, восстанавливая функциональную активность, метаболизм, микроциркуляцию и саморегуляцию. Противовоспалительное, десенсибилизирующее, болеутоляющее, спазмолитическое, противоотечное и регенерирующее действие лазера позволяет применять этот метод во всех областях медицины.
В хирургии лазеру «под силу» не только тончайшие манипуляции на глазном яблоке и в легких. С помощью такого «скальпеля» можно распилить кость, например при ампутации конечности и т.д. Лазерный луч сделал реальностью точное и быстрое выполнение различных операций, притом без крови, практически без боли и без опасности инфицирования. В офтальмологии и микрохирургии применяются «световые скальпели» тоньше волоса. Благодаря высокой технологии стали доступны такие хирургические вмешательства, о которых предшественники современных хирургов и мечтать не могли.
|
|
|
Способы и методы лазерной хирургии
Номенклатура выпускаемых аппаратов обширна и разнообразна. Одни предназначены для работы в специализированных кабинетах, другие - в кабинетах широкого профиля (для физиотерапевтических целей).
В зависимости от своей мощности лазерный луч оказывает различное воздействие на ткани организма человека. Так, в хирургии используют высокоинтенсивные установки (десятки ватт и выше), а в терапии - низкоэнергетическое излучение, мощность которого измеряется милливаттами. Есть лазерные установки с непрерывным и импульсным излучением, гелий-неоновые и инфракрасные. Гелий-неоновые используют для поверхностного воздействия, инфракрасные импульсные - для воздействия на глубоко расположенные ткани и органы, их не применяют для акупунктуры.
По способу воздействия лазеротерапию можно разделить на чрезкожную, внутриорганную, внутрисосудистую, внутритканевую и лазеропунктуру.
Наиболее часто применяют чрезкожную хирургию - воздействие на органы и ткани, а также рефлексогенные зоны через поверхность кожи.
|
|
|
При внутри органной лазеротерапии лечение осуществляется внутри больного органа с помощью фиброгастроскопа (при язвенной болезни) или бронхоскопа (бронхиальной астме, эмфиземе легких и т.д.).
Внутрисосудистое облучение назначают как вспомогательный метод для лечения заболеваний, связанных с нарушением кровообращения (инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, диабетическая ангиопатия). Либо световод проводят через катетер в вену, либо проводят наружное облучение сосудов.
Внутритканевая терапия показана при заболеваниях опорного аппарата, когда возникает необходимость глубокого проникновения луча в пораженный орган.
А вот лазеропунктуру применяют не только для лечения, но и для профилактики многих заболеваний. Принципы у нее те же, что и при акупунктуре, но метод совершенно безболезненный и не требует стерилизации игл, так как вместо них используют лазерный луч.
За период своего существования лазеротерапия все время пополняет модификации, средства наведения луча, системы контроля и управления. В последнее время этот метод превратился в полностью автоматизированную процедуру. Недалеко и то время, когда при помощи новых технологий врачи смогут осуществить давнюю мечту - избирательно влиять на клетки и ткани на молекулярном уровне
|
|
|
Конструктивные методы лазерных комплексов хирургического назначения
Для целей хирургии луч лазера должен быть достаточно мощным, чтобы нагревать биоткань выше 50 - 70 °С, что приводит к ее коагуляции, резанию или испарению. Поэтому в лазерной хирургии, говоря о мощности лазерного излучения того или иного аппарата, оперируют цифрами, обозначающими единицы, десятки и сотни Вт.
Хирургические лазеры бывают как непрерывные, так и импульсные, в зависимости от типа активной среды. Условно их можно разделить на три группы по уровню мощности:
Коагулирующие: 1 - 5 Вт,
Испаряющие и неглубоко режущие: 5 - 20 Вт,
Глубоко режущие: 20 - 100 Вт.
Конечно, это деление в значительной степени условно, т.к. длина волны излучения и режим работы очень сильно влияют на требования по выходной мощности хирургического лазера.
В лазерной хирургии применяются достаточно мощные лазеры, работающие в непрерывном или импульсном режиме, которые способны сильно нагревать биоткань, что приводит к ее резанию или испарению (см. Свойства хирургических лазеров).
|
|
|
Лазеры обычно именуются по типу активной среды, генерирующей лазерное излучение. Наиболее известны в лазерной хирургии неодимовый лазер и лазер на углекислом газе (или СО2-лазер).
Мы приведем здесь лишь краткий обзор лазеров используемых в хирургии.
Более подробно с различными типами лазеров и их физическими характеристиками вы можете ознакомиться в монографии "Гольмиевый лазер в медицине" СО2-лазер, модель 315М
СО2 - лазер
Лазер на углекислом газе - это первый хирургический лазер, который активно используется с 1970-х годов по настоящее время.
Высокое поглощение в воде и органических соединениях (типичная глубина проникновения 0,1 мм) делает СО2-лазер подходящим для широкого спектра хирургических вмешательств, в том числе для гинекологии, оториноларингологии, общей хирургии, дерматологии, кожно-пластической и косметической хирургии.
Поверхностное воздействие лазера позволяет иссекать биоткань без глубокого ожога. Это также делает CO2-лазер не опасным для глаз, т.к. излучение не проходит сквозь роговицу и хрусталик.
Конечно, мощный направленный луч может повредить роговицу, но для защиты достаточно иметь обычные стеклянные или пластиковые очки.
Недостаток длины волны 10 мкм состоит в том, что очень трудно изготовить подходящее оптическое волокно с хорошим пропусканием. И до сих пор наилучшим решением является зеркальный шарнирный манипулятор, хотя это достаточно дорогое устройство, сложное в юстировке и чувствительное к ударам и вибрации.
Другим недостатком CO2-лазера - это его непрерывный режим работы. В хирургии для эффективного резания необходимо быстро испарять биоткань без нагрева окружающих тканей, для чего нужна высокая пиковая мощность, т.е. импульсный режим. Сегодня в CO2-лазерах для этих целей применяют так называемый "суперимпульсный" режим (superpulse), при котором лазерное излучение имеет вид пачки коротких, но в 2 - 3 раза более мощных импульсов, по сравнению со средней мощностью непрерывного лазера.
Неодимовый лазер - это самый распространенный тип твердотельного лазера и в промышленности, и в медицине.
Его активная среда - кристалл алюмоиттриевого граната, активированного ионами неодима Nd:YAG, - позволяет получить мощное излучение в ближнем ИК-диапазоне на длине волны 1,06 мкм практически в любом режиме работы с высоким КПД и с возможностью волоконного выхода излучения.
Поэтому вслед за CO2-лазерами в медицину пришли неодимовые как для целей хирургии, так и терапии.
Глубина проникновения такого излучения в биоткани равна 6 - 8 мм и довольно сильно зависит от ее типа. Это означает, что для достижения такого же режущего или испаряющего эффекта, как у CO2-лазера, для неодимового требуется в несколько раз более высокая мощность излучения. А во-вторых, происходит значительное повреждение подлежащих и окружающих лазерную рану тканей, что отрицательно сказывается на послеоперационном ее заживлении, вызывая различные осложнения, типичные для ожоговой реакции - рубцевание, стеноз, стриктура и т.п.
Предпочтительная сфера хирургического применения неодимового лазера - это объемная и глубокая коагуляция в урологии, гинекологии, онкологические опухоли, внутренние кровотечения и т. п. как в открытых, так и в эндоскопических операциях.
Важно помнить, что излучение неодимового лазера невидимо и опасно для глаз даже в малых дозах рассеянного излучения.
Использование в неодимовом лазере специального нелинейного кристалла КТР (калий-титан-фосфат) позволяет удваивать частоту излучаемого лазером света. Получаемый таким образом КТР-лазер, излучающий в видимой зеленой области спектра на длине волны 532 нм, обладает способностью эффективно коагулировать кровенасыщенные ткани и используется в сосудистой и косметической хирургии.
Гольмиевый лазер
Кристалл алюмоиттриевого граната, активированный ионами гольмия, - Ho:YAG, способен генерировать лазерное излучение на длине волны 2,1 мкм, которое хорошо поглощается биотканью. Глубина его проникновения в биоткань составляет около 0,4 мм, т.е. сравнима с CO2-лазером. Поэтому гольмиевый лазер обладает применительно к хирургии всеми преимуществами СО2-лазера.
Но двухмикронное излучение гольмиевого лазера в то же время хорошо проходит через кварцевое оптическое волокно, что позволяет использовать его для удобной доставки излучения к месту хирургического вмешательства. Это особенно важно, в частности, для проведения малоинвазивных эндоскопических операций.
Излучение гольмиевого лазера хорошо коагулирует сосуды размером до 0,5 мм, что вполне достаточно для большинства хирургических вмешательств. Двухмикронное излучение, к тому же, вполне безопасно для глаз.
Типичные выходные параметры гольмиевого лазера: средняя выходная мощность 5 - 100 Вт, максимальная энергия излучения - до 6 Дж, частота повторения импульсов - до 40 Гц, длительность импульса - около 500 мкс.
Сочетание физических параметров излучения гольмиевого лазера оказалось оптимальным для целей хирургии, что позволило ему найти многочисленные применения в самых различных областях медицины
Эрбиевый лазер
Эрбиевый (Er:YAG) лазер имеет длину волны излучения 2,94 мкм (средний ИК-диапазон). Режим работы - импульсный.
Глубина проникновения в биоткань излучения эрбиевого лазера составляет не более 0,05 мм (50 мкм), т.е. его поглощение еще в 5 - 10 раз выше, чем у CO2-лазера, и он оказывает исключительно поверхностное воздействие.
Такие параметры практически не позволяют коагулировать биоткань.
Основные направления применения эрбиевого лазера в медицине:
- микрошлифовка кожи,
- перфорация кожи для взятия проб крови,
- испарение твердых тканей зуба,
- испарение поверхности роговицы глаза для исправления дальнозоркости.
Излучение эрбиевого лазера неопасно для глаз, как и у CO2-лазера, и для него также нет надежного и дешевого волоконного инструмента.
Диодный лазер
В настоящее время существует целая гамма диодных лазеров, имеющих широкий спектр длин волн от 0,6 до 3 мкм и параметров излучения. Основными достоинствами диодных лазеров являются высокий КПД (до 60%), миниатюрность и большой ресурс работы.
Типичная выходная мощность одиночного диода редко превышает 1 Вт в непрерывном режиме, а энергия импульса - не более 1 - 5 мДж.
Для получения мощности, достаточной для хирургии, одиночные диоды объединяют в наборы, состоящие от 10 до 100 элементов, расположенные в виде линейки, или к каждому диоду присоединяют тонкие волокна, которые собирают в жгут. Такие композитные лазеры позволяют получать 50 Вт и более непрерывного излучения на длине волны 810 - 960 нм, которые сегодня применяются в гинекологии, офтальмологии, косметологии и др.
Основной режим работы диодных лазеров - непрерывный, что ограничивает возможности их использования в лазерной хирургии. При попытках реализовать суперимпульсный режим работы чересчур длинные импульсы (порядка 0,1 с) на длинах волн генерации диодных лазеров в ближнем ИК-диапазоне рискуют вызвать чрезмерный нагрев и последующее ожоговое воспаление окружающих тканей.
Длина волны излучения гольмиевого лазера равна 2,09 мкм. Коэффициент поглощения в воде составляет 40 см-1. Лазерное излучение проникает в мягкие биоткани на глубину около 0,4 мм, причем мало зависит от васкуляризации ткани.
Это означает, что воздействие на прилежащие ткани будет незначительным и не следует опасаться нежелательных обширных сопутствующих ожогов и сильного некроза вокруг лазерной раны.
Кварцевое стекло прозрачно на длине волны излучения гольмиевого лазера, что дает возможность использовать тонкое гибкое кварцевое оптическое волокно для доставки излучения гольмиевого лазера к объекту воздействия.
Режим работы гольмиевого лазера - импульсный, длительность импульса:- 300 - 600 мкс. Частота повторения импульсов может изменяться в диапазоне от 1 до 20 Гц. Энергия импульса варьируется до 3 Дж при средней мощности выходного излучения 20 - 30 Вт.
Импульсный режим значительно уменьшает время нагрева биоткани, и, следовательно, ожоговую реакцию организма. При этом пиковая мощность излучения в 5 - 10 кВт дает возможность быстро испарять ткань практически без фазы медленного нагрева. В физике такой процесс называется адиабатическим, т.е. без теплообмена с окружающими телами.
Ярко выраженные вапоризующие свойства гольмиевого лазера позволяют его использовать для испарения новообразований различной локализации, а также для инцизии и эксцизии биоткани. Производительность зависит от частоты повторения и энергии импульса лазерного излучения.
СО2 - лазер фирмы "IRRADIA", модель 315М, обладает следующим набором уникальных параметров:
· Исключительная компактность
· Срок службы лазерной трубки более 10.000 часов
· Легкость транспортировки.
· Лазер 315М без труда переносится одним человеком.
· Шарнирный манипулятор частично располагается внутри лазера
· Имеет аккумуляторную батарею.
· Выходная мощность не зависит от колебаний напряжения сети питания вплоть до ее полного отсутствия в течение нескольких часов
· Механическая прочность и электробезопасность - рабочие напряжения не превышают 32 В
· Простота в управлении
· Бесшумность в работе
Неодимовый лазер с модуляцией добротности "Dermalag"
Неодимовый лазер "Dermalag" с успехом может быть использован для удаления татуировок и пигментных пятен.
· генерация на двух длинах волн: 1064 нм и 532 нм
· выведение косметических дефектов на любом типе кожи
· отсутствие рубцевания
· безболезненность воздействия
· небольшие габариты и вес
· низкие эксплуатационные расходы
Дата добавления: 2018-10-25; просмотров: 164; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!