Использование лазерного излучения в медицине

Лазер - источник света, с помощью которого возможно получение когерентного электромагнитного излучения, известного из радиотехники и техники сверхвысоких частот, а также в коротковолновой, в особенности инфракрасной и видимой, областях спектра [1].

Явление индуцированного излучения служит основой работы лазеров. В квантовых системах, которые обладают дискретными уровнями энергии, существуют три типа переходов между энергетическими состояниями:

• 1)    индуцированные переходы, свойства которого определяются когерентностью излучения и усилением в квантовой электронике;

• 2)    спонтанные переходы, обуславливают наличие шумов, а также служат затравочным толчком в процессе усиления и возбуждения колебаний;

• 3)    безызлучательные релаксационные переходы совместно со спонтанным излучением влияют на получение и удержание термодинамически неравновесного излучающего состояния [2].

Стоит отметить, что при индуцированных излучениях возможен переход квантовой системы из одного энергетического состояния в другое как с поглощением энергии электромагнитного поля, так и с излучением электромагнитной энергии [1].

Энергия при испускании излучения, а также при его поглощении сконцентрирована непосредственно в световых квантах, при этом электромагнитное излучение взаимодействуя с веществом, наряду с поглощением и спонтанным излучением образует вынужденное (индуцированное) излучение, составляющее основу для разработки лазеров.

Существующие типы лазеров классифицируются по нескольким признакам:

• 1)    по агрегатному состоянию активной среды: газовые, жидкостные, твердотельные;

• 2)    по характерным особенностям активной среды;

• 3)    по типу накачки;

• 4)    по способу создания инверсии и т.д.

Излучение лазера в отличие от излучения обычных источников света обладает    высокой    спектральной    плотностью    энергии    и монохроматичностью, имеет повышенную временную и пространственную когерентность, стабильность интенсивности лазерного излучения в стационарном режиме и возможность генерации очень коротких световых импульсов [3].

Свойства лазерного излучения обеспечивают широкое применение данного явления в различных сферах. Лазеры применяются в медицинской практике: в офтальмологии, хирургии, дерматологии, онкологии, стоматологии и других областях.

Стоит отметить, что механизм взаимодействия лазерного излучения и биологического объекта не исследован в полной мере, однако исследователи предполагают, что данное явление основано либо на тепловых воздействиях, либо на резонансных взаимодействиях с клетками тканей [4].

Лазерное лечение является актуальным в связи с тем, что является гипоаллергенным, а также данное излучение обладает способностью коагуляции кровенасыщенных биотканей.

Хирургические лазеры делятся на две большие группы:

• 1)    абляционные лазеры (аналогичные скальпелю);

• 2)    неабляционные лазеры, основанные на принципе сушки [5].

Преимуществом лазерной хирургии является то, что она является бесконтактной, стерильной, локальной, практически бескровной, а также даёт гладкое заживление рассечённой ткани.

Исследователями выявлено, что лазерный луч оказывает разрушающее действие на опухолевые клетки. Данный механизм основывается на разности температур, которая возникает между поверхностными и внутренними частями объекта, а затем приводит к сильным динамическим эффектам и разрушению опухолевых клеток [3].

Фотодинамическая терапия является одной из перспективных направлений. Данный метод лечения основывается на введении в организм пациента специального вещества – фотосенсибилизатора, которое накапливается в раковой опухоли. После облучения лазером происходит серия фотохимических реакций, в последствии которых раковые клетки разрушаются.

В офтальмологии лазеры применяют не только в лечении, но и в диагностике. С помощью лазера производят приварку сетчатки глаза, сварку сосудов глазной сосудистой оболочки [4].

Лазерное излучение также воздействует на многие тяжёлые и хронические заболевания кожи, так как при облучении активируется регенеративный процесс и происходит активация обмена клеточных элементов [5].