Laser dalam pengobatan modern. Laser dan kegunaannya dalam pengobatan
“Laser dalam praktik klinis modern” adalah judul laporan ilmiah yang ditulis oleh direktur Institut Fisika Umum Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. PAGI. Akademisi Prokhorov Ivan Shcherbakov, yang dia lakukan pada pertemuan Presidium Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia pada 16 Februari 2016. Mereka membahas peralatan medis laser generasi baru, teknologi laser dalam diagnosis dan pengobatan berbagai penyakit, berdasarkan hasil penelitian mendasar di bidang fisika laser. Institut Fisika Umum dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia juga terlibat dalam penelitian yang relevan, dan sejumlah hasil penelitian ini telah atau sedang diperkenalkan ke dalam praktik klinis.
Mekanisme kerja laser sebagai instrumen medis adalah sinar infra merah terfokus memasuki jaringan hidup. Pada titik berukuran 2-3 mikron, banyak energi langsung terkonsentrasi dan terjadi ledakan mikro. Ledakan mikro ini ditempatkan bersebelahan dengan frekuensi yang sangat besar di seluruh area tumbukan, sehingga merobek jaringan. Laser bekerja seperti pisau bedah, tetapi dari bagian dalam jaringan. Ahli bedah saat ini menggunakan empat efek laser yang berbeda - pengelasan termal, mekanik, fotokimia, dan jaringan. Area penerapan laser yang luas lainnya adalah diagnosis berbagai macam penyakit.
Secara khusus, penggunaan laser sangat populer di bidang oftalmologi, dimana sinar laser telah digunakan selama beberapa dekade sebagai alat bedah yang minimal invasif dan presisi. Dalam pengobatan penyakit mata, berbagai jenis laser digunakan, dengan sumber dan panjang gelombang berbeda. Panjang gelombang radiasi laser menentukan ruang lingkup penerapan laser dalam oftalmologi.
Misalnya, laser argon memancarkan cahaya dalam rentang biru dan hijau, yang sesuai dengan spektrum penyerapan hemoglobin. Hal ini memungkinkan penggunaan laser argon secara efektif dalam pengobatan patologi vaskular: retinopati diabetik, trombosis vena retina, angiomatosis Hippel-Lindau, penyakit Coats, dll.; 70% radiasi biru-hijau diserap oleh melanin dan terutama digunakan untuk mempengaruhi formasi berpigmen. Laser kripton memancarkan cahaya dalam rentang kuning dan merah, yang diserap secara maksimal oleh epitel pigmen dan koroid tanpa menyebabkan kerusakan pada lapisan saraf retina, yang sangat penting ketika mengentalkan bagian tengah retina.
Baru-baru ini, sejumlah operasi telah dikembangkan dalam praktik klinis menggunakan laser pulsa pendek - dengan durasi pulsa 250, 300, 400 femtodetik. Operasi ini sangat efektif dan tepat, karena semakin pendek denyut nadi, semakin kecil titik fokusnya, dan oleh karena itu, semakin tidak invasif dan traumatis. Dengan menggunakan laser femtosecond, dokter melakukan berbagai operasi koreksi penglihatan.
Cabang kedokteran lain di mana penggunaan laser untuk tujuan medis telah mendapatkan popularitas yang layak adalah urologi. Efek mekanis laser memanifestasikan dirinya, misalnya, ketika mempengaruhi batu ginjal, bahkan yang paling berbahaya dan bentuknya rumit. Penggunaan laser menyebabkan fragmentasi batu dan pengangkatannya selama operasi invasif minimal.
Selanjutnya, dengan bantuan laser, tumor otak dapat diangkat dan banyak operasi bedah saraf dapat dilakukan. Dalam neuro-onkologi modern, metode bedah mikro laser, stereotaksis laser, endoskopi laser, dan termoterapi laser interstisial digunakan. Penggunaan teknologi laser bedah saraf memungkinkan untuk meningkatkan radikalitas dan mengurangi trauma pembedahan untuk tumor yang terletak di area “kritis” otak, yang mempengaruhi bagian vital dan fungsional otak, asalkan struktur otak yang berdekatan dirawat dengan hemat. dan integritas anatomi dan fungsional pembuluh darah otak tetap terjaga.
Teknologi laser sangat populer dan berkembang pesat di bidang tata rias dan dermatologi. Dengan bantuan sinar laser, saat ini berbagai macam cacat kulit dapat dihilangkan, termasuk bekas luka - baik yang dangkal maupun yang dalam. Ini merangsang pembentukan kolagen baru yang menyembunyikan bekas luka. Di sisi lain, operasi laser juga merupakan pendekatan baru untuk menghancurkan lesi ganas dan prakanker superfisial pada kulit atau selaput lendir.
Universitas Negeri Ulyanovsk
Fakultas Spesialisasi Transfer
Abstrak
Menurut disiplin:
“Konsep ilmu pengetahuan alam modern”
Tentang topik:
“Laser dan penerapannya dalam pengobatan”
Selesai:
Siswa kelompok FTS-17
Aleshin Alexei
Ulyanovsk, 2009
1.Pendahuluan 3
2.Laser 4
2.1 Perangkat laser 5
2.2 Klasifikasi laser 9
3. Laser dalam pengobatan 10
3.1 Kedokteran Gigi 11
3.2 Pembedahan 15
3.3 Penyakit kulit pembuluh darah 16
3.4 Fotorejuvenasi kulit 17
3.5 Menghapus tato dan bintik-bintik penuaan 18
3.6 Penggunaan laser dalam pengobatan penyakit THT 19
3.7 Oftalmologi 20
4. Kesimpulan 21
Sumber 22
1.Pendahuluan
Awal abad ke-20 telah ditandai oleh pencapaian terbesar pikiran manusia. Pada tanggal 7 Mei 1895, pada pertemuan Masyarakat Fisika dan Kimia Rusia, A. S. Popov mendemonstrasikan perangkat komunikasi nirkabel yang ia temukan, dan setahun kemudian perangkat serupa diusulkan oleh teknisi dan pengusaha Italia G. Marconi. Maka lahirlah radio. Pada akhir abad yang akan datang, sebuah mobil bermesin bensin diciptakan, menggantikan mesin yang ditemukan pada abad ke-18. mobil uap. Pada awal abad ke-20, jalur metro sudah beroperasi di London, New York, Budapest, dan Wina. Pada tanggal 17 Desember 1903, insinyur Amerika bersaudara Orville dan Wilbor Wright terbang sejauh 260m dengan pesawat pertama di dunia yang mereka ciptakan, dan 12 tahun kemudian, insinyur Rusia I.I. Sikorsky merancang dan membangun pesawat bermesin ganda pertama di dunia, memberinya nama “ Ilya Muromets”. Prestasi di bidang fisika pun tak kalah mencengangkan. Hanya dalam satu dekade pada pergantian dua abad, lima penemuan telah dilakukan. Pada tahun 1895 Fisikawan Jerman W. Roentgen menemukan jenis radiasi baru, yang kemudian dinamai menurut namanya; untuk penemuan ini dia terima pada tahun 1901. Hadiah Nobel, sehingga menjadi peraih Nobel pertama dalam sejarah. Pada tahun 1896 Fisikawan Perancis Antoine Henri Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas - Hadiah Nobel 1903. Pada tahun 1897 Fisikawan Inggris J.J. Thomson menemukan elektron dan mengukur muatannya pada tahun berikutnya - Hadiah Nobel 1906. 14 Desember 1900 pada pertemuan Masyarakat Fisika Jerman, Max Planck menyimpulkan rumus emisivitas benda hitam; kesimpulan ini didasarkan pada ide-ide baru yang menjadi landasan teori kuantum - salah satu teori fisika utama abad ke-20. Pada tahun 1905, Albert Einstein muda - yang saat itu baru berusia 26 tahun - menerbitkan teori relativitas khusus. Semua penemuan ini memberikan kesan yang luar biasa dan membuat banyak orang kebingungan - tidak sesuai dengan kerangka fisika yang ada dan memerlukan revisi konsep dasarnya. Baru saja dimulai, abad ke-20 menandai lahirnya ilmu fisika baru dan menandai garis tak kasat mata yang di luarnya ilmu fisika lama, yang disebut “klasik”, tetap ada. Dan saat ini manusia memiliki sinar laser yang maha kuasa. Untuk apa dia menggunakan penaklukan pikiran baru ini? Akan menjadi apa laser: alat universal, asisten yang andal, atau, sebaliknya, senjata luar angkasa yang tangguh, perusak lainnya?
2. Laser
Laser(Bahasa inggris) laser, disingkat. dari L benar A amplifikasi oleh S terstimulasi E misi dari R adiasi- “amplifikasi cahaya melalui emisi terstimulasi”), generator kuantum optik adalah perangkat yang mengubah energi pompa (cahaya, listrik, termal, kimia, dll.) menjadi energi fluks radiasi yang koheren, monokromatik, terpolarisasi, dan sangat bertarget. Dasar fisik dari operasi laser adalah fenomena mekanika kuantum dari radiasi paksa (yang diinduksi). Sinar laser bisa kontinu, dengan amplitudo konstan, atau berdenyut, mencapai kekuatan puncak yang sangat tinggi. Dalam beberapa skema, elemen kerja laser digunakan sebagai penguat optik untuk radiasi dari sumber lain. Ada sejumlah besar jenis laser yang menggunakan semua keadaan agregat materi sebagai media kerjanya. Beberapa jenis laser, seperti laser larutan pewarna atau laser solid-state polikromatik, dapat menghasilkan rentang frekuensi (mode rongga optik) pada rentang spektral yang luas. Ukuran laser berkisar dari mikroskopis untuk beberapa laser semikonduktor hingga ukuran lapangan sepak bola untuk beberapa laser kaca neodymium. Sifat unik radiasi laser memungkinkannya digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, serta dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari membaca dan menulis CD hingga penelitian di bidang fusi termonuklir terkendali. Dasar fisik dari operasi laser adalah fenomena radiasi paksa (induksi). Inti dari fenomena ini adalah bahwa atom yang tereksitasi mampu memancarkan foton di bawah pengaruh foton lain tanpa penyerapannya, jika energi foton tersebut sama dengan perbedaan energi tingkat atom sebelum dan sesudahnya. radiasi. Dalam hal ini, foton yang dipancarkan koheren dengan foton yang menyebabkan radiasi (ini adalah “salinan persisnya”). Dengan cara ini cahayanya diperkuat. Fenomena ini berbeda dengan emisi spontan, di mana foton yang dipancarkan memiliki arah rambat, polarisasi, dan fase yang acak.
Laser helium-neon. Sinar bercahaya di tengahnya bukanlah sinar laser itu sendiri, melainkan pelepasan listrik yang menghasilkan cahaya, serupa dengan yang terjadi pada lampu neon. Sinar diproyeksikan ke layar di sebelah kanan sebagai titik merah menyala. Probabilitas bahwa foton acak akan menyebabkan emisi terstimulasi dari atom yang tereksitasi sama persis dengan probabilitas penyerapan foton ini oleh atom dalam keadaan tidak tereksitasi. Oleh karena itu, untuk memperkuat cahaya, jumlah atom yang tereksitasi dalam medium harus lebih banyak daripada atom yang tidak tereksitasi (yang disebut inversi populasi). Dalam keadaan kesetimbangan termodinamika, kondisi ini tidak terpenuhi, sehingga digunakan berbagai sistem untuk memompa media aktif laser (optik, listrik, kimia, dll). Sumber utama pembangkitan adalah proses emisi spontan, oleh karena itu, untuk menjamin kelangsungan pembangkitan foton, diperlukan umpan balik positif, karena foton yang dipancarkan menyebabkan tindakan emisi terinduksi selanjutnya. Untuk melakukan ini, media aktif laser ditempatkan di rongga optik. Dalam kasus paling sederhana, ini terdiri dari dua cermin, salah satunya tembus cahaya - melaluinya sebagian sinar laser keluar dari resonator. Dipantulkan dari cermin, berkas radiasi berulang kali melewati resonator, menyebabkan transisi terinduksi di dalamnya. Radiasinya bisa terus menerus atau berdenyut. Pada saat yang sama, dengan menggunakan berbagai perangkat (prisma berputar, sel Kerr, dll.) untuk mematikan dan menghidupkan umpan balik dengan cepat dan dengan demikian mengurangi periode pulsa, dimungkinkan untuk menciptakan kondisi untuk menghasilkan radiasi dengan daya yang sangat tinggi (the yang disebut pulsa raksasa. Mode operasi laser ini disebut mode Q-switched. Radiasi yang dihasilkan oleh laser bersifat monokromatik (satu atau serangkaian panjang gelombang terpisah), karena kemungkinan memancarkan foton dengan panjang gelombang tertentu lebih besar darinya. yang terletak dekat, terkait dengan perluasan garis spektral, dan, oleh karena itu, kemungkinan transisi terinduksi pada frekuensi ini juga memiliki. Oleh karena itu, secara bertahap selama proses pembangkitan, foton dengan panjang gelombang tertentu akan mendominasi semua foton lainnya Selain itu, karena susunan cermin yang khusus, hanya foton yang merambat dalam arah sejajar dengan sumbu optik resonator pada jarak dekat yang dipertahankan. Dengan demikian, sinar laser memiliki sudut divergensi yang sangat kecil. Terakhir, sinar laser memiliki polarisasi yang jelas. Untuk melakukan ini, berbagai polaroid dimasukkan ke dalam resonator; misalnya, dapat berupa pelat kaca datar yang dipasang pada sudut Brewster terhadap arah rambat sinar laser.
2.1 Perangkat laser.
Semua laser terdiri dari tiga bagian utama:
- lingkungan aktif (kerja);
- sistem pemompaan (sumber energi);
- resonator optik (mungkin tidak ada jika laser beroperasi dalam mode amplifier).
Masing-masing memastikan bahwa laser menjalankan fungsi spesifiknya.
Lingkungan aktif
Saat ini, semua keadaan agregat materi digunakan sebagai media kerja laser: padat, cair, gas, dan bahkan plasma. Dalam keadaan normal, jumlah atom yang terletak pada tingkat energi tereksitasi ditentukan oleh distribusi Boltzmann:
Di Sini N- jumlah atom dalam keadaan tereksitasi dengan energi E , N 0 - jumlah atom dalam keadaan dasar, k- Konstanta Boltzmann, T- suhu lingkungan. Dengan kata lain, jumlah atom seperti itu sangat sedikit, sehingga kemungkinan foton yang merambat melalui medium akan menimbulkan emisi terstimulasi juga sangat kecil dibandingkan dengan kemungkinan penyerapannya. Oleh karena itu, gelombang elektromagnetik, yang melewati suatu zat, mengeluarkan energinya untuk menggairahkan atom. Dalam hal ini, intensitas radiasi berkurang menurut hukum Bouguer:
Di Sini SAYA 0 - intensitas awal, SAYA l adalah intensitas radiasi yang menempuh jarak aku dalam materi A 1 adalah koefisien penyerapan zat. Karena ketergantungannya bersifat eksponensial, radiasi diserap dengan sangat cepat.
Dalam kasus ketika jumlah atom yang tereksitasi lebih banyak daripada atom yang tidak tereksitasi (yaitu, dalam keadaan inversi populasi), situasinya justru sebaliknya. Tindakan emisi terstimulasi lebih unggul daripada penyerapan, dan radiasi meningkat menurut hukum:
Di mana A 2 - faktor penguatan kuantum. Dalam laser nyata, amplifikasi terjadi hingga jumlah energi yang diterima akibat emisi terstimulasi menjadi sama dengan jumlah energi yang hilang dalam resonator. Kerugian-kerugian ini dikaitkan dengan kejenuhan tingkat metastabil zat kerja, setelah itu energi pemompaan hanya digunakan untuk memanaskannya, serta dengan adanya banyak faktor lain (hamburan karena ketidakhomogenan medium, penyerapan oleh pengotor). , ketidaksempurnaan cermin pemantulan, radiasi yang berguna dan tidak diinginkan ke lingkungan, dll. ).
Sistem pemompaan
Berbagai mekanisme digunakan untuk menciptakan inversi populasi di lingkungan laser. Dalam laser solid-state, hal ini dilakukan karena iradiasi dengan lampu flash pelepasan gas yang kuat, radiasi matahari terfokus (yang disebut pemompaan optik) dan radiasi dari laser lain (khususnya, semikonduktor). Dalam hal ini, pengoperasian hanya dimungkinkan dalam mode berdenyut, karena diperlukan kepadatan energi pompa yang sangat tinggi, yang, dengan paparan yang terlalu lama, menyebabkan pemanasan yang kuat dan penghancuran batang zat yang bekerja. Laser gas dan cair (lihat laser helium-neon, laser pewarna) menggunakan pemompaan pelepasan listrik. Laser tersebut beroperasi dalam mode berkelanjutan. Laser kimia dipompa melalui reaksi kimia yang terjadi pada media aktifnya. Dalam hal ini, inversi populasi terjadi baik secara langsung pada produk reaksi, atau pada pengotor yang dimasukkan secara khusus dengan struktur tingkat energi yang sesuai. Laser semikonduktor dipompa di bawah pengaruh arus maju yang kuat melalui sambungan pn, serta oleh berkas elektron. Ada metode pemompaan lain (gas-dinamis, yang melibatkan pendinginan tajam gas yang dipanaskan; fotodisosiasi, kasus khusus pemompaan kimia, dll.).
Pada gambar: a - rangkaian pemompaan tiga tingkat dan b - empat tingkat untuk media aktif laser.
Sistem tiga tingkat klasik untuk memompa media kerja digunakan, misalnya, dalam laser rubi. Ruby adalah kristal korundum Al 2 O 3 yang diolah dengan sejumlah kecil ion kromium Cr 3+, yang merupakan sumber radiasi laser. Karena pengaruh medan listrik kisi kristal korundum, tingkat energi eksternal kromium E 2 terpecah (lihat Efek Stark). Hal inilah yang memungkinkan penggunaan radiasi non-monokromatik sebagai pemompaan. Dalam hal ini, atom berpindah dari keadaan dasar dengan energi E 0 bersemangat dengan energi tentang E 2. Sebuah atom dapat tetap dalam keadaan ini untuk waktu yang relatif singkat (sekitar 10−8 detik); transisi nonradiatif ke tingkat tersebut terjadi segera E 1, ketika sebuah atom dapat bertahan lebih lama (hingga 10 −3 detik), inilah yang disebut tingkat metastabil. Kemungkinan timbul radiasi induksi di bawah pengaruh foton acak lainnya. Segera setelah terdapat lebih banyak atom dalam keadaan metastabil daripada dalam keadaan utama, proses pembangkitan dimulai.
Perlu dicatat bahwa untuk membuat inversi populasi atom kromium Cr menggunakan pemompaan langsung dari level tersebut E 0 per tingkat E 1 tidak mungkin. Hal ini disebabkan jika penyerapan dan emisi terstimulasi terjadi antara dua tingkat, maka kedua proses tersebut terjadi pada kecepatan yang sama. Oleh karena itu, dalam hal ini pemompaan hanya dapat menyamakan populasi di dua tingkat, tidak cukup untuk terjadinya penguat.
Beberapa laser, misalnya laser neodymium, media aktifnya adalah jenis kaca khusus yang diolah dengan ion neodymium Nd 3+, menggunakan sirkuit pemompaan empat tingkat. Di sini antara metastabil E 2 dan tingkat utama E 0 ada tingkat kerja menengah E 1. Emisi terstimulasi terjadi ketika atom bertransisi antar level E 2 dan E 1. Keuntungan dari skema ini adalah bahwa ambang pembangkitan tercapai ketika populasi pada tingkat metastabil menjadi lebih besar daripada populasi pada tingkat bekerja, yang dapat diabaikan dalam keadaan kesetimbangan termodinamika, karena populasi tersebut cukup jauh dari permukaan tanah. Hal ini secara signifikan mengurangi kebutuhan sumber pompa. Selain itu, skema seperti itu memungkinkan terciptanya laser berdaya tinggi yang beroperasi dalam mode berkelanjutan, yang sangat penting untuk beberapa aplikasi.
Resonator optik
Lebar garis spektral , ditunjukkan dengan warna hijau pada gambar, tumpukan tiga frekuensi alami resonator . Dalam hal ini, radiasi yang dihasilkan oleh laser akan menjadi tiga mode . Untuk garis ungu radiasinya akan murni monokromatik .
Cermin laser tidak hanya memberikan umpan balik positif, tetapi juga bertindak sebagai resonator, memperkuat beberapa mode yang dihasilkan oleh laser, sesuai dengan gelombang berdiri dari resonator tertentu, dan melemahkan mode lainnya. Jika pada panjang optik L resonator cocok dengan jumlah setengah gelombang bilangan bulat (dalam arti “bukan pecahan”) N :
kemudian gelombang-gelombang tersebut, yang melewati resonator, tidak mengubah fasanya dan, karena interferensi, saling menguatkan. Semua gelombang yang berjarak dekat secara bertahap menghilangkan satu sama lain. Jadi, spektrum frekuensi alami resonator optik ditentukan oleh hubungan:
Di Sini C- kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Interval antara frekuensi resonator yang berdekatan adalah sama dan sama:
Karena berbagai alasan (pelebaran Doppler, medan listrik dan magnet eksternal, efek mekanika kuantum, dll.), garis-garis dalam spektrum radiasi selalu memiliki lebar tertentu. Oleh karena itu, situasi mungkin timbul ketika beberapa frekuensi alami resonator sesuai dengan lebar garis spektral. Dalam hal ini, radiasi laser akan bersifat multimode. Sinkronisasi mode ini memungkinkan radiasi menjadi rangkaian pulsa pendek dan kuat. Jika, maka hanya ada satu frekuensi dalam radiasi laser; dalam hal ini, sifat resonansi sistem cermin diekspresikan dengan lemah dengan latar belakang sifat resonansi garis spektral. Dalam perhitungan yang lebih teliti, perlu diperhitungkan bahwa gelombang yang merambat tidak hanya sejajar dengan sumbu optik resonator, tetapi juga pada sudut kecil, diperkuat. Kondisi penguatan kemudian berbentuk:
Hal ini mengarah pada fakta bahwa intensitas sinar laser berbeda pada titik-titik berbeda pada bidang yang tegak lurus terhadap sinar ini. Di sini terdapat sistem titik terang yang dipisahkan oleh garis nodal gelap. Untuk menghilangkan efek yang tidak diinginkan ini, berbagai diafragma, filamen hamburan digunakan, dan berbagai rangkaian resonator optik digunakan.
2.2 Klasifikasi laser:
· Laser solid-state pada media padat luminescent (kristal dielektrik dan kaca). Ion tanah jarang atau ion golongan besi Fe biasanya digunakan sebagai aktivator. Pemompaan bersifat optik dan dari laser semikonduktor, dilakukan sesuai dengan skema tiga atau empat tingkat. Laser solid-state modern mampu beroperasi dalam mode berdenyut, kontinu, dan kuasi kontinyu.
· Laser semikonduktor. Secara formal, mereka juga merupakan benda padat, tetapi secara tradisional diklasifikasikan sebagai kelompok yang terpisah, karena mereka memiliki mekanisme pemompaan yang berbeda (injeksi pembawa muatan berlebih melalui sambungan pn atau heterojungsi, gangguan listrik dalam medan kuat, pemboman dengan elektron cepat) , dan transisi kuantum terjadi antara pita energi yang diizinkan, dan bukan antara tingkat energi diskrit. Laser semikonduktor adalah jenis laser yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, mereka digunakan dalam spektroskopi, dalam sistem pemompaan untuk laser lain, serta dalam pengobatan (lihat terapi fotodinamik).
· Laser pewarna. Suatu jenis laser yang menggunakan larutan pewarna fluoresen sebagai media aktif untuk membentuk pewarna organik berspektrum luas. Transisi laser terjadi antara berbagai sublevel getaran dari keadaan elektronik singlet tereksitasi pertama dan terestrial. Pemompaan optik; dapat beroperasi dalam mode kontinu dan berdenyut. Fitur utamanya adalah kemampuan untuk mengatur panjang gelombang radiasi dalam rentang yang luas. Digunakan dalam studi spektroskopi.
· Laser gas adalah laser yang media aktifnya merupakan campuran gas dan uap. Mereka dibedakan berdasarkan daya tinggi, monokromatisitas, dan arah radiasi yang sempit. Mereka beroperasi dalam mode kontinu dan pulsa. Tergantung pada sistem pemompaannya, laser gas dibagi menjadi laser pelepasan gas, laser gas dengan eksitasi optik, dan eksitasi oleh partikel bermuatan (misalnya, laser dengan pemompaan nuklir; pada awal tahun 80-an, sistem pertahanan rudal berdasarkan pada mereka diuji, namun , tanpa banyak keberhasilan), laser gas dinamis dan kimia. Berdasarkan jenis transisi laser, terdapat laser gas berdasarkan transisi atom, laser ion, laser molekuler berdasarkan transisi elektronik, getaran dan rotasi molekul, serta laser excimer.
· Laser gas-dinamis - laser gas dengan pemompaan termal, di mana inversi populasi dibuat antara tingkat vibrasi-rotasi tereksitasi dari molekul heteronuklear dengan ekspansi adiabatik dari campuran gas yang bergerak dengan kecepatan tinggi (biasanya N 2 +CO 2 +He atau N 2 +CO 2 +H 2 Oh, zat kerjanya adalah CO 2).
· Laser excimer adalah jenis laser gas yang beroperasi pada transisi energi molekul excimer (dimer gas mulia, serta monohalidanya), yang hanya dapat bertahan selama beberapa waktu dalam keadaan tereksitasi. Pemompaan dilakukan dengan melewatkan seberkas elektron melalui campuran gas, di bawah pengaruh atom-atom masuk ke keadaan tereksitasi dengan pembentukan excimer, yang sebenarnya merupakan media dengan inversi populasi. Laser Excimer dibedakan berdasarkan karakteristik energinya yang tinggi, penyebaran panjang gelombang penguat yang kecil, dan kemungkinan penyetelan yang mulus pada rentang yang luas.
· Laser kimia adalah jenis laser yang sumber energinya berupa reaksi kimia antar komponen media kerjanya (campuran gas). Transisi laser terjadi antara getaran-rotasi tereksitasi dan permukaan dasar molekul penyusun produk reaksi. Untuk melakukan reaksi kimia di lingkungan, keberadaan radikal bebas yang konstan diperlukan, sehingga berbagai metode digunakan untuk mempengaruhi molekul agar memisahkannya. Mereka dibedakan oleh berbagai pembangkitan di wilayah dekat IR, kekuatan radiasi kontinu dan berdenyut yang tinggi.
· Laser elektron bebas adalah laser yang media aktifnya adalah aliran elektron bebas yang berosilasi dalam medan elektromagnetik eksternal (yang menyebabkan terjadinya radiasi) dan merambat dengan kecepatan relativistik ke arah radiasi. Fitur utamanya adalah kemungkinan penyetelan frekuensi pembangkitan rentang lebar yang mulus. Ada ubitron dan scattron, yang pertama dipompa dalam medan statis periodik spasial dari undulator, yang terakhir - oleh medan gelombang elektromagnetik yang kuat. Ada juga maser resonansi siklotron dan strofotron berdasarkan bremsstrahlung elektron, serta flimatron yang menggunakan efek Cherenkov dan radiasi transisi. Karena setiap elektron memancarkan hingga 10 8 foton, laser elektron bebas sebenarnya merupakan perangkat klasik dan dijelaskan oleh hukum elektrodinamika klasik.
· Laser kaskade kuantum adalah laser semikonduktor yang memancarkan sinar inframerah menengah dan jauh. Tidak seperti laser semikonduktor konvensional, yang memancarkan melalui transisi paksa antara tingkat elektron dan lubang yang diizinkan yang dipisahkan oleh celah pita semikonduktor, radiasi laser kaskade kuantum muncul dari transisi elektron antara lapisan heterostruktur semikonduktor dan terdiri dari dua jenis sinar. , dan sinar sekunder memiliki sifat yang sangat tidak biasa dan tidak memerlukan energi dalam jumlah besar.
· Jenis laser lainnya, yang pengembangan prinsipnya saat ini menjadi tugas penelitian prioritas (laser sinar-X, laser gamma, dll.).
3. Laser dalam pengobatan
Dengan munculnya laser industri, era baru dalam bidang bedah telah dimulai. Dalam hal ini, pengalaman para spesialis dalam pemrosesan logam laser sangat berguna. Mengelas retina yang terlepas dengan laser adalah pengelasan kontak titik; pisau bedah laser - pemotongan autogenous; pengelasan tulang - pengelasan butt fusi; bergabung dengan jaringan otot juga merupakan pengelasan resistensi. Agar radiasi laser mempunyai efek apa pun, jaringan harus menyerapnya. Laser yang paling populer dalam pembedahan adalah karbon dioksida. Laser lainnya bersifat monokromatik, yaitu memanaskan, menghancurkan, atau mengelas hanya jaringan biologis tertentu dengan warna yang sangat spesifik. Misalnya, sinar laser argon melewati badan vitreous yang buram dan mentransfer energinya ke retina, yang warnanya mendekati merah. Laser karbon dioksida cocok untuk sebagian besar kasus, misalnya bila diperlukan untuk memotong atau mengelas kain dengan warna berbeda satu sama lain. Namun, hal ini menimbulkan masalah lain. Jaringan jenuh dengan darah dan getah bening, mengandung banyak air, dan radiasi laser dalam air kehilangan energi. Energi sinar laser dapat ditingkatkan, tetapi hal ini dapat menyebabkan pembakaran jaringan. Pencipta laser bedah harus menggunakan segala macam trik, yang sangat meningkatkan biaya peralatan. Tukang las logam telah lama mengetahui bahwa ketika memotong tumpukan lembaran logam tipis, lembaran tersebut harus dipasang rapat, dan ketika pengelasan titik resistan, tekanan tambahan diperlukan untuk memastikan kontak yang erat antara bagian yang dilas. Metode ini juga digunakan dalam pembedahan: Profesor O.I. Skobelkin dan rekan penulisnya menyarankan bahwa saat mengelas jaringan, jaringan harus diperas sedikit untuk memaksa darah keluar. Untuk menerapkan metode baru ini, seluruh rangkaian instrumen diciptakan, yang saat ini digunakan dalam bedah gastrointestinal, selama operasi pada saluran empedu, limpa, hati, dan paru-paru.
3.1 Kedokteran Gigi
Analisis data literatur tentang pengobatan penyakit mukosa mulut dan penyakit periodontal menunjukkan bahwa beberapa obat, terutama antibiotik dan obat steroid, mengubah potensi redoks air liur, melemahkan aktivitas lisozim, mendorong perkembangan reaksi alergi, dan menyebabkan penurunan daya tahan tubuh terhadap pengaruh patogen. Semua ini mempersulit perjalanan dan pengobatan proses patologis pada mukosa mulut dan periodonsium. Faktor-faktor ini mengharuskan ditemukannya metode pengobatan baru - tanpa menggunakan obat-obatan. Salah satunya adalah terapi fisik, dan salah satu yang paling efektif adalah radiasi laser intensitas rendah. Radiasi laser secara signifikan meningkatkan aktivitas proliferasi sel sebanyak 1,3-3,5 kali lipat. Ditemukan bahwa LILI memiliki efek anti-inflamasi pada cacat traumatis pada mukosa mulut, mendorong percepatan epitelisasi dan pemulihan spesifik organ jaringan selaput lendir di area cacat. Efek ini terutama disebabkan oleh intensifikasi sintesis DNA dalam sel. Telah ditetapkan bahwa pada saat penyinaran, intensitas suplai darah meningkat sebesar 20%. Dosis radiasi vasokonstriktor optimal adalah 100 mW/cm2 (untuk GNL) dengan paparan 2 menit (12 J/cm2) [. Aleksandrov M.T., Prokhonchukov A.A., 1981]. Beberapa peneliti juga mengaitkan efek analgesik dari iradiasi laser yang diamati di klinik dengan perkembangan reaksi konstriktor. Dalam percobaan pada model regenerasi pasca-trauma pada selaput lendir lidah, epitelisasi luka yang lebih cepat dan lebih baik dicatat setelah paparan sinar laser helium-neon (kepadatan daya 200 mW/cm 2 untuk paparan tunggal dan 1 mW/cm 2 untuk paparan harian) [Vinogradov A.V. dkk., 1990]. Studi ultrastruktur gusi setelah 1, 3 dan 6 sesi penyinaran harian dengan sinar GNL menunjukkan adanya reaksi nyata dari elemen utama gusi. Pada sel epitel stratum korneum, jumlah vakuola ringan dan gumpalan osmasi berat meningkat, dan pada lapisan granular, jumlah butiran osmasi meningkat. Sejumlah besar mitokondria muncul di serat otot, dan akumulasi sel darah merah terdeteksi di pembuluh darah. Semua ini menunjukkan peningkatan sintesis zat dalam sel di bawah pengaruh LILI [Zazulevskaya L.Ya. dkk., (1990)]. Berdasarkan hasil penelitian, ditentukan spektrum aksi dan parameter radiasi kontinu dengan panjang gelombang 0,63 mikron (kepala laser KLO4 untuk ALT “Matrix”), yang memiliki efek antiinflamasi (vaskular), merangsang proliferasi dan penghambatan sel. efek. Jadi, stimulasi proliferasi sel diamati pada kepadatan daya 10 hingga 100 mW/cm2, paparan satu bidang dari 30 detik hingga 5 menit; efek anti-inflamasi dan analgesik - pada kepadatan daya 100-200 mW/cm 2, paparan satu bidang selama 2-5 menit; efek penghambatan - pada kepadatan daya 100-400 mW/cm 2 dan waktu pemaparan 1-6 menit. Perlu dicatat bahwa nilai kepadatan daya radiasi laser yang ditunjukkan dicapai dengan menggunakan pemandu cahaya khusus. Laser semikonduktor berdenyut, khususnya yang memancarkan kepala spektrum inframerah (LO4) untuk Matrix ALT, dalam banyak kasus memungkinkan dilakukan tanpa serat optik. Ketika dampaknya dilakukan pada proyeksi area yang terkena dampak menggunakan cermin dan lampiran cermin-magnetik. Hal ini seringkali lebih efisien dan tidak memerlukan kepadatan daya yang tinggi. Fitur radiasi inframerah berdenyut (IR) memungkinkan penerapan teknik terapi laser dengan efisiensi lebih tinggi pada beban energi (kepadatan daya) yang jauh lebih rendah. Telah terbukti bahwa radiasi IR berdenyut laser merangsang proses aktivitas proliferasi struktur seluler pada dosis 0,03-0,86 J/cm 2 dengan efek maksimum pada dosis 0,22 J/cm 2 . Sedangkan untuk GNL (radiasi kontinu spektrum merah), efek maksimalnya dicapai pada 3 J/cm 2. Penggunaan kombinasi paparan kedua jenis radiasi dalam pengobatan kompleks pasien dengan phlegmon wajah odontogenik memungkinkan seseorang memperoleh hasil pengobatan terbaik dan mengurangi durasi kecacatan rata-rata 8 hari [Platonova V.V., 1990]. Radiasi laser IR berdenyut yang dikombinasikan dengan medan magnet konstan 35-50 mT dapat digunakan secara efektif di semua tahap perawatan ortodontik. Tidak adanya komplikasi dan kekambuhan, peningkatan produktivitas dokter dan tenaga perawat secara keseluruhan memberikan dampak ekonomi total sebesar 36-43% [Kuznetsova M.A., 2000]. Penggunaan sinar laser berdenyut intensitas rendah karena efeknya secara umum (kesehatan umum) memperluas indikasi perawatan ortodontik untuk anomali dentofasial:
· dalam berbagai kondisi yang tidak menguntungkan (gingivitis karena gigi berjejal, kebersihan mulut yang buruk, remaja, traumatis; periodontitis);
· dengan komplikasi inflamasi-distrofi yang parah pada periodonsium gigi yang dipindahkan, serta pada anak-anak yang lemah dengan gangguan status kekebalan (defisiensi imun, fenomena alergi, sensitisasi, gangguan hormonal-imunologis, dll.);
· dalam persiapan untuk perawatan ortodontik aktif. LILI secara statistik memungkinkan Anda menghentikan proses inflamasi 1,6 kali lebih cepat (rata-rata 4-6 hari) dibandingkan metode tradisional, yang pada gilirannya mempersingkat tahap persiapan sebanyak 2,3 kali, menciptakan kondisi optimal untuk memulai perawatan ortodontik;
· saat mencabut gigi tetap individu karena alasan ortodontik, memperlihatkan mahkota gigi impaksi, operasi plastik frenulum lidah dan frenulum bibir, memperdalam ruang depan rongga mulut. Penggunaan IR LILI berdenyut intensitas rendah dalam dosis anti-inflamasi dan stimulasi regenerasi memungkinkan untuk mempercepat penyembuhan luka pasca operasi pada jaringan lunak rongga mulut tanpa pembentukan untaian dan perubahan bekas luka rata-rata 4- 5 hari dibandingkan dengan metode konvensional;
· ketika menghilangkan anomali dentoalveolar menggunakan teknologi tetap modern, terapi laser memungkinkan Anda menghilangkan rasa sakit setelah fiksasi dan aktivasi elemen peralatan, mencegah kemungkinan respons peradangan traumatis di area penerapan kekuatan ortodontik, memfasilitasi periode fisiologis dan adaptasi psikologis terhadap peralatan ortodontik dan pengurangan (rata-rata 6 ±1,2 bulan dibandingkan metode konvensional) waktu perawatan umum.
LT, memberikan retensi yang andal, secara statistik andal memungkinkan untuk memperbaiki gigi yang dipindahkan pada posisi yang diinginkan dan memperpendek periode akhir perawatan (rata-rata 4-6 bulan), mempercepat erupsi gigi yang tertahan di rahang sebanyak 4,7 kali tanpa pembedahan. intervensi, yang seringkali merupakan metode pilihan. Penggunaan gabungan IR LILI dengan intensitas rendah secara simultan dan medan magnet konstan secara signifikan meningkatkan efektivitas pencegahan dan terapeutik dalam menggerakkan dasar-dasar gigi yang ditahan (mengubah posisinya di rahang dan mengaturnya ke arah erupsi) dan mempercepat erupsinya. sebesar 5,3 kali tanpa intervensi bedah. Sifat-sifat radiasi laser yang terdaftar memungkinkan penggunaannya yang berbeda dalam kedokteran gigi untuk penyakit pada mukosa mulut, yang disertai dengan kerusakan epitel, regenerasi yang lambat, peradangan, nyeri, serta untuk lesi yang berasal dari virus (efek fotodinamik). Jika terjadi peradangan, radiasi laser menyebabkan efek umum dan lokal. Efek umum diekspresikan dalam peningkatan faktor pelindung humoral nonspesifik (komplemen, interferon, lisozim), reaksi leukosit umum, stimulasi hematopoiesis sumsum tulang, dan peningkatan aktivitas fagositosis sistem mikro dan makrofag. Terjadi efek desensitisasi, aktivasi sistem imunokompeten, perlindungan imunologi spesifik seluler dan humoral, dan peningkatan reaksi protektif dan adaptif tubuh secara umum. Efek lokal ditentukan oleh elemen utama reaksi inflamasi: eksudasi, perubahan, proliferasi. Eksudasi: dilatasi pembuluh darah, aktivasi mikrosirkulasi, diikuti dengan vasokonstriksi - pencegahan perkembangan gangguan fase mikrosirkulasi dan normalisasi sirkulasi darah dalam kombinasi dengan normalisasi permeabilitas dinding pembuluh darah (penghalang jaringan pembuluh darah), pengurangan edema jaringan . Di bawah pengaruh radiasi LILI, terjadi pembentukan penghalang neutrofil dan monosit yang optimal, peningkatan aktivitas fagositik mikro dan makrofag, produksi zat bakterisida dan stimulan pertumbuhan, stimulasi proliferasi, dan aktivasi sifat penghalang sel. mukosa mulut. Perubahan: aktivasi fungsi mitokondria dan organel sel lainnya, metabolisme dengan peningkatan konsumsi oksigen dan aktivasi respirasi jaringan. Pada saat yang sama, proses anaerobik ditekan, perkembangan asidosis dan perubahan distrofi sekunder dicegah, dan pada akhirnya regenerasi jaringan yang rusak difasilitasi. Proliferasi: stimulasi sistem DNA-RNA-protein, peningkatan aktivitas mitosis (proliferasi) sel, aktivasi reaksi jaringan ikat. Secara morfologis, reaksi seluler dimanifestasikan dalam percepatan dan intensifikasi pembentukan penghalang fibroblastik (dengan latar belakang pelepasan stimulan pertumbuhan), stimulasi pembentukan jaringan granulasi, percepatan pematangan fibroblas, dan aktivasi pembentukan. serat kolagen dan pematangan jaringan granulasi. Akibatnya, terjadi epitelisasi yang lebih cepat dan fisiologis, regenerasi selaput lendir yang dipercepat dan lengkap di daerah yang terkena. Efek terapeutik (stimulasi) proses regenerasi jaringan dinyatakan dalam aktivasi sistem protein DNA-RNA, peningkatan sintesis asam nukleat dan protein inti, peningkatan massa inti, peningkatan sintesis protein sitoplasma dan akumulasinya selama interfase hingga kritis. tingkat. Mitosis dirangsang, dipercepat dan terjadi peningkatan proliferasi jaringan ikat dan sel epitel. Efek terapeutik dari paparan laser pada jaringan organisme hidup meningkat secara signifikan dalam medan magnet konstan (CMF) karena peningkatan proses metabolisme. Terapi laser magnetik (MLT) diusulkan pada akhir tahun 70an. dan mendapatkan distribusi terbesar karena efektivitas terapeutiknya yang tinggi karena potensiasi aksi medan magnet dan radiasi laser [Mostovnikov V.A. dkk., 1991; Polonsky A.K. dkk., 1981]. Dengan paparan laser magnetik gabungan, terutama dalam pengobatan fokus patologis yang dalam, penggunaan LILI bagian spektrum inframerah-dekat (panjang gelombang 0,8-1,3 m) lebih efektif karena alasan obyektif berikut. Pertama, transmisi maksimum radiasi elektromagnetik oleh kulit manusia berada pada kisaran ini. Kedua, PMF, dengan mengarahkan dipol dalam satu garis sepanjang gelombang cahaya secara kolinear, mendorong interaksi resonansi struktur biologis dan meningkatkan penyerapan cahaya dalam rentang IR. Radiasi laser IR berdenyut (λ = 0,89 m) memiliki pengaruh yang lebih besar pada stabilitas membran sel, sedangkan jika dikombinasikan dengan PMF, faktor ini memiliki pengaruh yang nyata pada proses mikrosirkulasi [Zubkova S.M. dkk., 1991]. Saat melakukan MLT, digunakan alat magnet khusus dengan bentuk medan optimal, sehingga dokter tidak perlu memperhitungkan aksi spesifik kutub utara dan selatan magnet. Waktu MLT optimal adalah 1,5–2 menit pada PMF 15–75 mT dan daya IR LILI berdenyut 10–15 W; jumlah prosedur adalah dari 5 hingga 10. Untuk merangsang aliran darah tepi, PMP dengan induksi 50 mT sudah optimal. MLT memiliki efek hipokoagulan, obat penenang ringan dan hipotensi, dan memiliki efek positif pada masing-masing komponen sistem kekebalan [Builin V.A., 1997; Moskvin S.V., Builin V.A., 2005]. Indikasi untuk terapi laser: periodontitis pada tahap akut, penyakit periodontal (hiperesthesia), herpes bibir dan stomatitis herpes pada orang dewasa, sindrom Melkersson-Rosenthal, stomatitis aphthous berulang kronis, glositis deskuamatif, gingivitis kronis, gingivitis ulseratif, cedera traumatis pada mukosa mulut, eritema multiforme eksudatif, dll. Kontraindikasi: segala bentuk leukoplakia, serta fenomena proliferasi pada mukosa mulut (papillomatosis, hiperkeratosis terbatas, glositis rhomboid); penyakit parah pada sistem kardiovaskular (kardiosklerosis aterosklerotik dengan gangguan sirkulasi koroner yang parah, sklerosis serebral dengan gangguan sirkulasi serebral stadium II-III), hipertensi stadium III, hipotensi; emfisema paru tingkat parah dan parah; keracunan TBC; tumor ganas; tumor jinak yang terlokalisasi di daerah kepala dan leher; diabetes melitus berat dalam keadaan tidak terkompensasi atau dengan kompensasi yang tidak stabil; penyakit darah; kondisi setelah infark miokard (dalam waktu 6 bulan setelah kejadian).
3.2 Pembedahan
Saat ini, sulit membayangkan kemajuan dalam bidang kedokteran tanpa teknologi laser, yang telah membuka peluang baru dalam memecahkan berbagai masalah medis.
Studi tentang mekanisme kerja radiasi laser dengan panjang gelombang dan tingkat energi yang berbeda pada jaringan biologis memungkinkan terciptanya perangkat medis laser multifungsi, yang jangkauan penerapannya dalam praktik klinis telah menjadi begitu luas sehingga sangat sulit untuk menjawab pertanyaan tersebut. pertanyaan: untuk pengobatan penyakit apa laser tidak digunakan? Perkembangan pengobatan laser mengikuti tiga cabang utama: bedah laser, terapi laser, dan diagnostik laser. Area aktivitas kami adalah laser untuk aplikasi dalam pembedahan dan tata rias, dengan daya yang cukup tinggi untuk pemotongan, penguapan, koagulasi, dan perubahan struktural lainnya pada jaringan biologis.
DALAM BEDAH LASER
Laser yang digunakan cukup kuat dengan daya radiasi rata-rata puluhan watt, yang mampu memanaskan jaringan biologis dengan kuat, yang menyebabkan pemotongan atau penguapannya. Karakteristik ini dan karakteristik laser bedah lainnya menentukan penggunaan berbagai jenis laser bedah dalam pembedahan yang beroperasi pada media aktif laser yang berbeda. Sifat unik sinar laser memungkinkan dilakukannya operasi yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan menggunakan metode baru yang efektif dan invasif minimal. Sistem laser bedah menyediakan: penguapan kontak dan non-kontak yang efektif serta penghancuran jaringan biologis;
- bidang bedah kering;
- kerusakan minimal pada jaringan di sekitarnya;
- hemo- dan aerostasis yang efektif;
- penghentian saluran limfatik;
- sterilitas dan ablastisitas tinggi;
- kompatibilitas dengan instrumen endoskopi dan laparoskopi
Hal ini memungkinkan penggunaan laser bedah secara efektif untuk melakukan berbagai macam intervensi bedah di bidang urologi, ginekologi, otorhinolaryngology, ortopedi, bedah saraf, dll. Menurut pendapat kami, pilihan terbaik bagi ahli bedah karena sifat fisiknya adalah laser holmium. Oleh karena itu, kami memberikan perhatian utama pada laser Holmium dalam pembedahan.
KTP-laser
Ini adalah laser neodymium garnet (Nd:YAG) terkenal yang dipadukan dengan kristal kalium titanil fosfat (KTP) nonlinier yang menggandakan frekuensi cahaya yang dipancarkan untuk menghasilkan panjang gelombang 532 nm, terletak di wilayah hijau spektrum. Perawatan laser untuk gangguan pembuluh darah didasarkan pada efek termal radiasi laser pada pembuluh darah tanpa mengubah struktur jaringan di sekitarnya. Radiasi hijau laser KTP menembus lapisan permukaan kulit dan diserap dengan baik oleh hemoglobin dalam darah. Akibatnya, sejumlah besar panas dilepaskan di pembuluh darah yang rusak, darah menggumpal, dan dinding bagian dalam hancur. Selanjutnya, pembuluh darah patologis ditumbuhi jaringan ikat, dan kulit memperoleh warna alami. Dalam praktiknya, penting untuk memperhitungkan waktu relaksasi termal bejana, yang sesuai dengan periode yang diperlukan untuk perpindahan panas ke luar bejana. Waktu ini terutama bergantung pada diameter bejana dan dapat bervariasi dari 1 ms (untuk bejana dengan diameter 50 mikron) hingga 80 ms (untuk bejana dengan diameter 400 mikron). Ketika disinari dengan pulsa yang sangat pendek dari laser yang sangat intens, pembuluh darah menyerap energi dalam jumlah yang cukup besar, yang tidak punya waktu untuk hilang. Oleh karena itu, suhu dan tekanan di dalam bejana meningkat secara signifikan, yang menyebabkan pecahnya dinding dan pendarahan mikro. Secara klinis, ini memanifestasikan dirinya sebagai purpura atau pendarahan mikro. Dengan peningkatan durasi pulsa laser, dimungkinkan untuk memperoleh mode koagulasi selektif, ketika, dengan peningkatan bertahap pada suhu dinding pembuluh, terjadi penyolderan dan hilangnya. Durasi denyut nadi harus lebih lama dari waktu relaksasi pembuluh darah, tetapi terbatas, jika tidak, sejumlah besar panas akan terbuang sia-sia ke luar, dan perubahan signifikan dapat terjadi di area luas di sekitar dermis. Di lokasi paparan laser, warna alami kulit dipulihkan. Jaringan di sekitar pembuluh darah praktis tidak menyerap radiasi laser dan tetap tidak rusak, sehingga tidak terjadi pembentukan bekas luka setelah operasi.
3.4 Fotorejuvenasi kulit
Ketika radiasi laser KTP diserap oleh hemoglobin darah, selain fotokoagulasi pembuluh darah dan membersihkan kulit dari lesi berpigmen dan vaskular, efek lain dapat diperoleh - fotorejuvenasi kulit. Fotorejuvenasi adalah perbaikan nyata pada kondisi kulit dengan menggunakan laser atau sumber cahaya lainnya. Apa yang terjadi secara langsung pada kulit ketika disinari dengan pancaran cahaya yang kuat? Ketika cahaya diserap dan dinding pembuluh darah memanas, mereka kemudian memindahkan panas ke luar. Pemanasan selektif kolagen dermal (hingga suhu 55 derajat C) menyebabkan stimulasi sel-sel khusus di jaringan ikat - fibroblas, yang mulai secara aktif mensintesis kolagen baru. Dengan demikian, serat kolagen dan elastin baru muncul di kulit yang menua, dan kulit kembali tampak muda dan segar. Sintesis kolagen baru merupakan proses biokimia yang memerlukan waktu tertentu, sehingga hasilnya tidak langsung terlihat. Total 3 - 6 sesi mungkin diperlukan dengan interval 3 minggu. Setelah menjalani prosedur, warna dan struktur kulit membaik, wajah menjadi kencang, konturnya membaik, dan pori-pori menyempit. Berkat pengangkatan umum, kerutan kecil dan menengah dapat dihaluskan. Oleh karena itu, fotorejuvenasi menggunakan laser KTP merupakan metode peremajaan kulit non-invasif yang baru dan efektif dengan risiko minimal dan tanpa masa pemulihan yang lama bagi pasien.
Dermabrasi laser adalah:
- rendahnya invasifitas operasi;
- kerusakan termal minimal dan pemulihan kulit yang cepat;
- risiko minimal kekambuhan dan komplikasi pasca operasi;
- penyembuhan luka yang cepat
Mekanisme kerja pengelupasan
Berdasarkan kemampuan kulit dalam menyembuhkan dirinya sendiri dengan cepat. Setiap dampak traumatis - luka bakar, lecet, terpotong - menyebabkan reaksi langsung dari tubuh. Pada cedera sekecil apa pun, semua kekuatan dikerahkan ke pertahanan - proses regenerasi dimulai. Namun saat merestorasi kulit, bahan lama tidak digunakan. Faktanya adalah bahwa ketika terjadi cedera, sel-sel yang cacat dihancurkan, dan aktivitas orang-orang muda dan sehat didorong lebih dari sebelumnya. Tentunya selain regenerasi, proses pembaharuan lainnya terus terjadi pada kulit. Ini, misalnya, adalah program aktivitas keratinosit - sel utama epidermis. Pada dasarnya, epidermis terdiri dari lapisan keratinosit dari berbagai usia. Dan setiap lapisan melakukan tugas fisiologisnya sendiri (misalnya, stratum korneum paling atas adalah pelindung padat sel-sel mati). Selama bertahun-tahun, gangguan mungkin dimulai pada program kehidupan keratinosit, kemudian sel, bersama dengan akumulasi kerusakan, tetap berada di lapisan perantara. Negatif yang ditimbulkannya (seperti penyakit menular) pasti mempengaruhi aktivitas sel lain.
Akibatnya, pembelahan sel pada jaringan hidup melambat (menjadi lebih tipis), dan sebaliknya, stratum korneum menebal, membuat kulit tampak seperti perkamen. Dalam situasi ini, pengelupasan juga akan bermanfaat, sekaligus menciptakan prasyarat untuk pembersihan menyeluruh pada penghalang atas dan memfasilitasi proses pembaruan yang terkendali. Pengelupasan kulit yang diinduksi sebagai kerusakan buatan pada epidermis dilakukan dengan menggunakan metode lembut yang selektif, tanpa rasa sakit atau ketidaknyamanan. Jika regenerasi terjadi secara normal, maka kulit akan terlihat jauh lebih baik setelah rehabilitasi. Stratum korneum menjadi lebih tipis dan seragam, dan dermis menjadi elastis.
| 3.5 Penghapusan tato dan bintik-bintik penuaan | |||
Tato biasanya lebih mudah dibuat daripada dihilangkan. Mode tato telah melewati banyak negara. Hingga 20 juta orang Amerika kini memiliki perhiasan warna-warni di berbagai bagian tubuh mereka, dan survei menunjukkan bahwa setidaknya setengah dari mereka ingin menyingkirkan tindakan sembrono ini di masa mudanya. Negara kita belum mengalami kegilaan tato, namun pengalaman negara lain tidak boleh diabaikan. Ada banyak cara untuk menghilangkan pewarna dari kulit, berdasarkan berbagai mekanisme destruktif. Semua metode ini didasarkan pada satu prinsip - penghapusan area kulit dengan tato: dermabrasi kulit menggunakan pemotong berlian, eksisi bedah, penghilangan gambar secara kimia dengan suntikan asam khusus, cryosurgery. Namun, hasil kosmetik setelah penghapusan tersebut meninggalkan banyak hal yang diinginkan: kemungkinan munculnya bekas luka yang secara estetika tidak dapat diterima, yang mungkin menjadi lebih tidak diinginkan daripada tato itu sendiri, terlalu tinggi.
|
|||
Mengirimkan karya bagus Anda ke basis pengetahuan itu mudah. Gunakan formulir di bawah ini
Pelajar, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.
Diposting di http://www.allbest.ru/
Perkenalan
1. Laser dan kegunaannya dalam pengobatan
2. Penggunaan radiasi laser intensitas tinggi dalam pembedahan (prinsip umum)
3. Kerusakan ringan
Kesimpulan
Daftar literatur bekas
Perkenalan
Laser atau generator kuantum optik adalah sumber radiasi koheren modern yang memiliki sejumlah sifat unik. Penciptaan laser adalah salah satu pencapaian fisika paling luar biasa pada paruh kedua abad ke-20, yang membawa perubahan revolusioner di banyak bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Hingga saat ini, sejumlah besar laser dengan karakteristik berbeda telah diciptakan - gas, solid-state, semikonduktor, memancarkan cahaya dalam berbagai rentang optik. Laser dapat beroperasi dalam mode berdenyut dan berkelanjutan. Kekuatan radiasi laser dapat bervariasi dari sepersekian miliwatt hingga 10 12 -10 13 W (dalam mode berdenyut). Laser banyak digunakan dalam peralatan militer, teknologi pemrosesan bahan, kedokteran, navigasi optik, sistem komunikasi dan lokasi, dalam eksperimen interferensi presisi, dalam kimia, dalam kehidupan sehari-hari, dll.
Salah satu sifat terpenting dari radiasi laser adalah tingkat monokromatisitasnya yang sangat tinggi, yang tidak dapat dicapai pada radiasi sumber non-laser. Ini dan semua sifat unik lainnya dari radiasi laser muncul sebagai hasil emisi kuanta cahaya yang terkoordinasi dan kooperatif oleh banyak atom zat yang bekerja.
Untuk memahami prinsip pengoperasian laser, Anda perlu mempelajari lebih dekat proses penyerapan dan emisi kuanta cahaya oleh atom. Sebuah atom dapat berada dalam keadaan energi yang berbeda dengan energi E 1, E 2, dan seterusnya. Dalam teori Bohr, keadaan ini disebut stabil. Faktanya, keadaan stabil, di mana sebuah atom dapat bertahan tanpa batas waktu tanpa adanya gangguan eksternal, hanyalah keadaan dengan energi paling rendah. Kondisi ini disebut dasar. Semua negara bagian lainnya tidak stabil. Sebuah atom yang tereksitasi hanya dapat bertahan dalam keadaan ini untuk waktu yang sangat singkat, sekitar 10 - 8 detik, setelah itu atom tersebut secara spontan berpindah ke salah satu keadaan yang lebih rendah, memancarkan kuantum cahaya, yang frekuensinya dapat ditentukan dari postulat kedua Bohr. . Radiasi yang dipancarkan selama transisi spontan suatu atom dari satu keadaan ke keadaan lain disebut spontan. Sebuah atom dapat bertahan pada tingkat energi tertentu untuk waktu yang lebih lama, sekitar 10 - 3 detik. Tingkat seperti ini disebut metastabil.
Transisi suatu atom ke keadaan energi yang lebih tinggi dapat terjadi melalui penyerapan resonansi foton, yang energinya sama dengan perbedaan antara energi atom pada keadaan akhir dan awal.
Transisi antar tingkat energi atom tidak selalu melibatkan penyerapan atau emisi foton. Sebuah atom dapat memperoleh atau melepaskan sebagian energinya dan berpindah ke keadaan kuantum lain sebagai akibat interaksi dengan atom lain atau tumbukan dengan elektron. Transisi seperti ini disebut non-radiasi.
Pada tahun 1916, A. Einstein meramalkan bahwa transisi elektron dalam atom dari tingkat energi atas ke tingkat energi yang lebih rendah dapat terjadi di bawah pengaruh medan elektromagnetik eksternal, yang frekuensinya sama dengan frekuensi alami transisi. Radiasi yang dihasilkan disebut paksa atau induksi. Emisi terstimulasi memiliki khasiat yang luar biasa. Ini sangat berbeda dengan emisi spontan. Sebagai hasil interaksi atom yang tereksitasi dengan foton, atom tersebut memancarkan foton lain dengan frekuensi yang sama, merambat ke arah yang sama. Dalam bahasa teori gelombang, artinya atom memancarkan gelombang elektromagnetik yang frekuensi, fasa, polarisasi, dan arah rambatnya sama persis dengan gelombang aslinya. Akibat rangsangan emisi foton, amplitudo gelombang yang merambat dalam medium meningkat. Dari sudut pandang teori kuantum, sebagai hasil interaksi atom tereksitasi dengan foton, yang frekuensinya sama dengan frekuensi transisi, muncul dua foton kembar yang sepenuhnya identik.
Radiasi terstimulasi inilah yang menjadi dasar fisik pengoperasian laser.
1 . Laser dan kegunaannya dalam pengobatan
Terlepas dari sifat umum gelombang cahaya dan radio, selama bertahun-tahun optik dan elektronik radio berkembang secara independen, independen satu sama lain. Tampaknya sumber cahaya – partikel tereksitasi dan generator gelombang radio – memiliki sedikit kesamaan. Baru pada pertengahan abad ke-20 muncul karya tentang penciptaan penguat molekuler dan generator gelombang radio, yang menandai dimulainya bidang fisika independen baru - elektronik kuantum.
Elektronika kuantum mempelajari metode untuk memperkuat dan menghasilkan osilasi elektromagnetik menggunakan emisi terstimulasi sistem kuantum. Kemajuan di bidang pengetahuan ini semakin banyak dimanfaatkan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Mari berkenalan dengan beberapa fenomena yang mendasari elektronik kuantum dan pengoperasian generator kuantum optik - laser.
Laser adalah sumber cahaya yang beroperasi berdasarkan proses emisi foton yang dipaksa (dirangsang, diinduksi) oleh atom atau molekul yang tereksitasi di bawah pengaruh radiasi foton yang memiliki frekuensi yang sama. Ciri khas dari proses ini adalah bahwa foton yang dihasilkan selama emisi terstimulasi identik dalam frekuensi, fase, arah dan polarisasi dengan foton eksternal yang menyebabkannya. Hal ini menentukan sifat unik generator kuantum: koherensi radiasi yang tinggi dalam ruang dan waktu, monokromatisitas yang tinggi, directivity sinar radiasi yang sempit, konsentrasi aliran daya yang besar, dan kemampuan untuk memfokuskan dalam volume yang sangat kecil. Laser dibuat berdasarkan berbagai media aktif: gas, cair atau padat. Mereka dapat menghasilkan radiasi dalam rentang panjang gelombang yang sangat luas - dari 100 nm (sinar ultraviolet) hingga 1,2 mikron (radiasi inframerah) - dan dapat beroperasi dalam mode kontinu dan berdenyut.
Laser terdiri dari tiga komponen penting yang mendasar: emitor, sistem pompa, dan sumber daya, yang pengoperasiannya dipastikan dengan bantuan perangkat tambahan khusus.
Emitor dirancang untuk mengubah energi pompa (mentransfer campuran helium-neon 3 ke keadaan aktif) menjadi radiasi laser dan berisi resonator optik, yang umumnya merupakan sistem elemen reflektif, bias, dan pemfokusan yang dibuat dengan cermat, di ruang internal dimana jenis gelombang elektromagnetik tertentu tereksitasi dan mempertahankan fluktuasi dalam jangkauan optik. Resonator optik harus memiliki kerugian minimal pada bagian spektrum yang berfungsi, presisi tinggi dalam pembuatan komponen dan pemasangan bersama.
Penciptaan laser ternyata dimungkinkan sebagai hasil penerapan tiga gagasan fisika mendasar: emisi terstimulasi, penciptaan populasi kebalikan tingkat energi atom yang secara termodinamik tidak seimbang, dan penggunaan umpan balik positif.
Molekul (atom) yang tereksitasi mampu memancarkan foton pendaran. Radiasi semacam itu merupakan proses spontan. Ini acak dan kacau dalam waktu, frekuensi (mungkin ada transisi antara level yang berbeda), arah propagasi dan polarisasi. Radiasi lain - paksa atau induksi - terjadi ketika foton berinteraksi dengan molekul tereksitasi jika energi foton sama dengan perbedaan tingkat energi yang sesuai. Dengan emisi paksa (terinduksi), jumlah transisi yang dilakukan per detik bergantung pada jumlah foton yang memasuki zat dalam waktu yang sama, yaitu pada intensitas cahaya, serta jumlah molekul yang tereksitasi. Dengan kata lain, semakin tinggi populasi keadaan energi tereksitasi yang bersangkutan, semakin tinggi pula jumlah transisi paksa.
Radiasi terinduksi identik dengan radiasi datang dalam segala hal, termasuk fase, sehingga kita dapat berbicara tentang amplifikasi koheren gelombang elektromagnetik, yang digunakan sebagai gagasan mendasar pertama dalam prinsip-prinsip pembangkitan laser.
Ide kedua, yang diterapkan saat membuat laser, adalah menciptakan sistem yang secara termodinamika tidak seimbang di mana, bertentangan dengan hukum Boltzmann, terdapat lebih banyak partikel pada tingkat yang lebih tinggi daripada di tingkat yang lebih rendah. Keadaan medium yang paling sedikit untuk dua tingkat energi ternyata jumlah partikel yang berenergi lebih tinggi melebihi jumlah partikel yang berenergi lebih rendah disebut keadaan dengan populasi tingkat yang terbalik, dan mediumnya disebut aktif. Ini adalah media aktif di mana foton berinteraksi dengan atom yang tereksitasi, menyebabkan transisi paksa ke tingkat yang lebih rendah dengan emisi kuanta radiasi yang diinduksi (stimulasi), yaitu zat kerja laser. Suatu negara bagian dengan tingkat populasi terbalik secara formal diperoleh dari distribusi Boltzmann untuk T< О К, поэтому иногда называется состоянием с "отрицательной" температурой. По мере распространения света в активной среде интенсивность его возрастает, имеет место явление, обратное поглощению, т. е. усиление света. Это означает, что в законе Бугера kX < 0, поэтому инверсная населенность соответствует среде с отрицательным показателем поглощения.
Keadaan inversi populasi dapat diciptakan dengan memilih partikel dengan energi lebih rendah atau dengan menggairahkan partikel secara khusus, misalnya dengan cahaya atau pelepasan listrik. Dengan sendirinya, keadaan suhu negatif tidak akan bertahan lama.
Ide ketiga yang digunakan dalam prinsip pembangkitan laser berasal dari radiofisika dan merupakan penggunaan umpan balik positif. Selama penerapannya, sebagian dari emisi terstimulasi yang dihasilkan tetap berada di dalam zat yang bekerja dan menyebabkan emisi terstimulasi oleh atom-atom yang semakin tereksitasi. Untuk melaksanakan proses tersebut, media aktif ditempatkan dalam resonator optik, biasanya terdiri dari dua cermin, dipilih sedemikian rupa sehingga radiasi yang timbul di dalamnya berulang kali melewati media aktif, mengubahnya menjadi generator radiasi terstimulasi yang koheren.
Generator pertama dalam jangkauan gelombang mikro (maser) dirancang secara independen pada tahun 1955 oleh ilmuwan Soviet N.G. Bason dan A.M. Prokhorov dan Amerika - C. Townes dan lainnya Karena pengoperasian perangkat ini didasarkan pada rangsangan emisi molekul amonia, generatornya disebut molekuler.
Pada tahun 1960, generator kuantum pertama dalam rentang radiasi tampak diciptakan - laser dengan kristal rubi sebagai zat kerja (media aktif). Pada tahun yang sama, laser gas helium-neon diciptakan. Berbagai macam laser yang dibuat saat ini dapat diklasifikasikan menurut jenis zat kerjanya: laser gas, cair, semikonduktor, dan solid-state. Tergantung pada jenis laser, energi untuk menciptakan inversi populasi disuplai dengan cara yang berbeda: eksitasi dengan cahaya yang sangat intens - "pemompaan optik", pelepasan gas listrik, dan pada laser semikonduktor - arus listrik. Berdasarkan sifat pancarannya, laser dibagi menjadi berdenyut dan kontinu.
Mari kita pertimbangkan prinsip pengoperasian laser rubi solid-state. Ruby adalah kristal aluminium oksida Al 2 0 3 yang mengandung sekitar 0,05% ion kromium Cr 3+ sebagai pengotor. Eksitasi ion kromium dilakukan dengan pemompaan optik menggunakan sumber cahaya berdenyut berdaya tinggi. Salah satu desainnya menggunakan reflektor berbentuk tabung dengan penampang elips. Lampu flash xenon lurus dan batang rubi ditempatkan di dalam reflektor, terletak di sepanjang garis yang melewati fokus elips (Gbr. 1). Permukaan bagian dalam reflektor aluminium sangat halus atau berlapis perak. Sifat utama reflektor elips adalah cahaya yang keluar dari satu fokus (lampu xenon) dan dipantulkan dari dinding memasuki fokus reflektor lainnya (batang rubi).
Laser rubi beroperasi menurut skema tiga tingkat (Gbr. 2 a). Sebagai hasil pemompaan optik, ion kromium berpindah dari tingkat dasar 1 ke keadaan tereksitasi berumur pendek 3. Kemudian terjadi transisi non-radiasi ke keadaan berumur panjang (metastabil) 2, yang darinya kemungkinan terjadinya radiasi spontan transisinya relatif kecil. Oleh karena itu, terjadi akumulasi ion tereksitasi pada keadaan 2 dan tercipta populasi terbalik antara level 1 dan 2. Dalam kondisi normal, transisi dari level 2 ke level 1 terjadi secara spontan dan disertai pendaran dengan panjang gelombang 694,3 nm. Rongga laser memiliki dua cermin (lihat Gambar 1), salah satunya memiliki koefisien reflektansi R dari intensitas cahaya yang dipantulkan dan datang pada cermin), cermin lainnya tembus cahaya dan mentransmisikan sebagian dari radiasi yang datang ke sana ( R< 100 %). Кванты люминесценции в зависимости от направления их движения либо вылетают из боковой поверхности рубинового стержня и теряются, либо, многократно отражаясь от зеркал, сами вызывают вынужденные переходы. Таким образом, пучок, перпендикулярный зеркалам, будет иметь наибольшее развитие и выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Такой лазер работает в импульсном режиме. лазер пробой медицинское биологическое
Seiring dengan laser rubi yang beroperasi menurut skema tiga tingkat, skema laser empat tingkat berdasarkan ion unsur tanah jarang (neodymium, samarium, dll.) yang tertanam dalam matriks kristal atau kaca telah tersebar luas (Gbr. 24 , B). Dalam kasus seperti ini, inversi populasi tercipta antara dua tingkat yang bersemangat: tingkat 2 yang berumur panjang dan tingkat 2 yang berumur pendek.”
Laser gas yang sangat umum adalah laser helium-neon, yang tereksitasi oleh pelepasan listrik. Media aktif di dalamnya adalah campuran helium dan neon dengan perbandingan 10:1 dan tekanan sekitar 150 Pa. Atom neon memancarkan, atom helium memainkan peran pendukung. Pada Gambar. 24, c menunjukkan tingkat energi atom helium dan neon. Pembangkitan terjadi selama transisi antara neon level 3 dan 2. Untuk menciptakan populasi invers di antara mereka, perlu untuk mengisi level 3 dan mengosongkan level 2. Populasi level 3 terjadi dengan bantuan atom helium. Selama pelepasan listrik, tumbukan elektron mengeksitasi atom helium ke dalam keadaan berumur panjang (dengan masa hidup sekitar 10 3 detik). Energi keadaan ini sangat dekat dengan energi neon tingkat 3, oleh karena itu, ketika atom helium yang tereksitasi bertabrakan dengan atom neon yang tidak tereksitasi, energi ditransfer, akibatnya neon tingkat 3 terisi. Untuk neon murni, masa hidup pada tingkat ini pendek dan atom berpindah ke tingkat 1 atau 2, dan distribusi Boltzmann terwujud. Penipisan neon tingkat 2 terjadi terutama karena transisi spontan atom-atomnya ke keadaan dasar ketika bertabrakan dengan dinding tabung pelepasan. Hal ini memastikan populasi invers stasioner dari level 2 dan 3 neon.
Elemen struktural utama laser helium-neon (Gbr. 3) adalah tabung pelepasan gas dengan diameter sekitar 7 mm. Elektroda dipasang di dalam tabung untuk menghasilkan pelepasan gas dan membangkitkan helium. Di ujung tabung pada sudut Brewster terdapat jendela, yang menyebabkan radiasi terpolarisasi bidang. Cermin resonator bidang sejajar dipasang di luar tabung, salah satunya tembus cahaya (koefisien pantulan R< 100 %). Таким образом, пучок вынужденного излучения выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Это лазер непрерывного действия.
Cermin resonator dibuat dengan lapisan multilayer, dan karena interferensi, koefisien refleksi yang diperlukan dibuat untuk panjang gelombang tertentu. Laser yang paling umum digunakan adalah laser helium-neon, yang memancarkan cahaya merah dengan panjang gelombang 632,8 nm. Kekuatan laser tersebut rendah, tidak melebihi 100 mW.
Penggunaan laser didasarkan pada sifat radiasinya: monokromatisitas tinggi (~ 0,01 nm), daya cukup tinggi, sempitnya sinar dan koherensi.
Sempitnya berkas cahaya dan divergensinya yang rendah memungkinkan penggunaan laser untuk mengukur jarak antara Bumi dan Bulan (akurasi yang dihasilkan sekitar puluhan sentimeter), kecepatan rotasi Venus dan Merkurius, dll.
Penggunaannya dalam holografi didasarkan pada koherensi radiasi laser. Gastroskop telah dikembangkan berdasarkan laser helium-neon menggunakan serat optik, yang memungkinkan pembentukan gambar tiga dimensi rongga internal lambung secara holografik.
Sifat radiasi laser yang monokromatik sangat cocok untuk menarik spektrum atom dan molekul Raman.
Laser banyak digunakan dalam pembedahan, kedokteran gigi, oftalmologi, dermatologi, dan onkologi. Efek biologis dari radiasi laser bergantung pada sifat bahan biologis dan sifat radiasi laser.
Semua laser yang digunakan dalam pengobatan secara konvensional dibagi menjadi 2 jenis: intensitas rendah (intensitas tidak melebihi 10 W/cm 2, paling sering sekitar 0,1 W/cm 2) - terapeutik dan intensitas tinggi - bedah. Intensitas laser yang paling kuat dapat mencapai 10 14 W/cm 2; dalam pengobatan, biasanya digunakan laser dengan intensitas 10 2 - 10 6 W/cm 2.
Laser intensitas rendah adalah laser yang tidak menimbulkan efek merusak yang nyata pada jaringan secara langsung selama penyinaran. Di wilayah spektrum tampak dan ultraviolet, efeknya disebabkan oleh reaksi fotokimia dan tidak berbeda dengan efek yang disebabkan oleh cahaya monokromatik yang diterima dari sumber konvensional dan tidak koheren. Dalam kasus ini, laser hanyalah sumber cahaya monokromatik yang memberikan lokalisasi dan dosis paparan yang tepat. Contohnya termasuk penggunaan cahaya dari laser helium-neon untuk pengobatan tukak trofik, penyakit jantung koroner, dll., serta kripton dan laser lainnya untuk kerusakan fotokimia pada tumor dalam terapi fotodinamik.
Fenomena baru secara kualitatif diamati saat menggunakan radiasi tampak atau ultraviolet dari laser intensitas tinggi. Dalam percobaan fotokimia laboratorium dengan sumber cahaya konvensional, serta di alam di bawah pengaruh sinar matahari, biasanya terjadi penyerapan foton tunggal. Hal ini dinyatakan dalam hukum kedua fotokimia, yang dirumuskan oleh Stark dan Einstein: setiap molekul yang berpartisipasi dalam reaksi kimia di bawah pengaruh cahaya menyerap satu kuantum radiasi, yang menyebabkan reaksi tersebut. Sifat serapan foton tunggal, yang dijelaskan oleh hukum kedua, terpenuhi karena pada intensitas cahaya biasa, secara praktis tidak mungkin dua foton memasuki molekul dalam keadaan dasar secara bersamaan. Jika peristiwa seperti itu terjadi, ungkapannya akan berbentuk:
2hv = Et - Ek ,
yang berarti penjumlahan energi dua foton untuk transisi suatu molekul dari keadaan energi E k ke keadaan dengan energi E g. Juga tidak ada penyerapan foton oleh molekul yang tereksitasi secara elektronik, karena masa hidupnya pendek, dan intensitas iradiasi yang biasanya digunakan rendah. Oleh karena itu, konsentrasi molekul yang tereksitasi secara elektronik rendah, dan penyerapan foton lain sangat kecil kemungkinannya.
Namun jika intensitas cahaya ditingkatkan, penyerapan dua foton menjadi mungkin. Misalnya, iradiasi larutan DNA dengan radiasi laser berdenyut intensitas tinggi dengan panjang gelombang sekitar 266 nm menyebabkan ionisasi molekul DNA serupa dengan yang disebabkan oleh radiasi y. Paparan radiasi ultraviolet intensitas rendah tidak menyebabkan ionisasi. Telah ditetapkan bahwa iradiasi larutan asam nukleat atau basanya dengan pulsa pikodetik (durasi pulsa 30 ps) atau nanodetik (10 ns) dengan intensitas di atas 10 6 W/cm 2 menyebabkan transisi elektronik yang mengakibatkan ionisasi molekul. Dengan pulsa pikodetik (Gbr. 4, a), populasi level elektronik tinggi terjadi sesuai dengan skema (S 0 -> S1 -> S n), dan dengan pulsa nanodetik hv hv (Gbr. 4, b) - menurut skema (S 0 -> S1 -> T g -> T p). Dalam kedua kasus tersebut, molekul menerima energi melebihi energi ionisasi.
Pita serapan DNA terletak di wilayah spektrum ultraviolet di< 315 нм, видимый свет нуклеиновые кислоты совсем не поглощают. Однако воздействие высокоинтенсивным лазерным излучением около 532 нм переводит ДНК в электронно-возбужденное состояние за счет суммирования энергии двух фотонов (рис. 5).
Penyerapan radiasi apapun menyebabkan pelepasan sejumlah energi dalam bentuk panas, yang dihamburkan dari molekul tereksitasi ke ruang sekitarnya. Radiasi inframerah diserap terutama oleh air dan terutama menyebabkan efek termal. Oleh karena itu, radiasi laser infra merah intensitas tinggi menyebabkan efek termal langsung yang nyata pada jaringan. Efek termal radiasi laser dalam kedokteran terutama dipahami sebagai penguapan (pemotongan) dan koagulasi jaringan biologis. Hal ini berlaku untuk berbagai laser dengan intensitas dari 1 hingga 10 7 W/cm 2 dan dengan durasi penyinaran dari milidetik hingga beberapa detik. Ini termasuk, misalnya, laser gas C 0 2 (dengan panjang gelombang 10,6 μm), laser Nd:YAG (1,064 μm) dan lain-lain. Laser Nd:YAG adalah laser empat tingkat solid-state yang paling banyak digunakan. Pembangkitan dilakukan pada transisi ion neodymium (Nd 3+) yang dimasukkan ke dalam kristal Y 3 Al 5 0 12 yttrium aluminium garnet (YAG).
Seiring dengan pemanasan jaringan, sebagian panas dihilangkan karena konduktivitas termal dan aliran darah. Pada suhu di bawah 40 °C, tidak terjadi kerusakan permanen. Pada suhu 60 °C, denaturasi protein, koagulasi jaringan, dan nekrosis dimulai. Pada suhu 100-150 °C terjadi dehidrasi dan hangus, dan pada suhu di atas 300 °C jaringan menguap.
Ketika radiasi berasal dari laser terfokus intensitas tinggi, jumlah panas yang dihasilkan besar, sehingga menciptakan gradien suhu pada jaringan. Pada titik di mana pancaran sinar mengenai, jaringan menguap, dan terjadi hangus serta koagulasi di area sekitarnya (Gbr. 6). Fotoevaporasi adalah metode pengangkatan atau pemotongan jaringan selapis demi selapis. Akibat koagulasi, pembuluh darah tertutup dan pendarahan berhenti. Jadi, sinar terfokus dari laser C 0 2 kontinu () dengan kekuatan sekitar 2 * 10 3 W/cm 2 digunakan sebagai pisau bedah untuk memotong jaringan biologis.
Jika Anda mengurangi durasi paparan (10-10 detik) dan meningkatkan intensitas (di atas 10 6 W/cm 2), maka ukuran zona hangus dan koagulasi menjadi dapat diabaikan. Proses ini disebut fotoablasi (photoremoval) dan digunakan untuk menghilangkan jaringan lapis demi lapis. Fotoablasi terjadi pada kepadatan energi 0,01-100 J/cm 2 .
Dengan peningkatan intensitas lebih lanjut (10 W/cm dan lebih tinggi), proses lain mungkin terjadi - “kerusakan optik”. Fenomena ini disebabkan oleh kekuatan medan listrik radiasi laser yang sangat tinggi (sebanding dengan kekuatan medan listrik intra-atom), materi terionisasi, plasma terbentuk, dan gelombang kejut mekanis dihasilkan. Kerusakan optik tidak memerlukan penyerapan kuanta cahaya oleh suatu zat dalam arti biasa; hal ini diamati pada media transparan, misalnya di udara.
2. Penerapan radiasi laser intensitas tinggi dalam pembedahan (prinsip umum)
Metode utama pengobatan penyakit bedah adalah operasi yang melibatkan pembedahan jaringan biologis. Dampak energi cahaya yang sangat terkonsentrasi pada jaringan biologis menyebabkan pemanasan yang kuat, diikuti dengan penguapan cairan interstisial dan intraseluler, pemadatan dan koagulasi struktur jaringan. Pada paparan rendah, lapisan permukaan jaringan biologis hancur. Dengan meningkatnya paparan, kedalaman dan volume kerusakan pun meningkat.
Laser bedah bersifat kontinu atau berdenyut, bergantung pada jenis media aktifnya. Secara konvensional, mereka dapat dibagi menjadi tiga kelompok menurut tingkat kekuasaan:
koagulasi: 1-5 W;
penguapan dan pemotongan dangkal: 5-20 W;
pemotongan dalam: 20-100 W.
Tentu saja, pembagian ini sebagian besar sewenang-wenang, karena panjang gelombang radiasi dan mode pengoperasian sangat mempengaruhi persyaratan daya keluaran laser bedah.
Saat menggunakan radiasi laser berkekuatan tinggi, peningkatan suhu jaringan yang sangat cepat terjadi pada titik kontak sinar laser dengan jaringan biologis. Hal ini menyebabkan efek denaturasi protein yang reversibel (40-53 °C), peningkatan suhu lebih lanjut (55-63 °C) menyebabkan kerusakan permanen pada struktur protein. Peningkatan suhu dari 63 menjadi 100 °C menyebabkan koagulasi, dan dari 100 °C atau lebih menyebabkan penguapan dan karbonisasi jaringan biologis.
Operasi, yang dilakukan dengan metode non-kontak, memberikan efek hemostatik yang nyata. Dampaknya dilakukan secara praktis tanpa darah atau dengan kehilangan darah yang minimal, sehingga memudahkan pelaksanaannya dan disertai dengan trauma ringan pada jaringan di sekitarnya.
Kedalaman penetrasi radiasi laser ke dalam jaringan bergantung pada waktu pemaparan dan derajat hidrasi jaringan. Semakin tinggi hidrofilisitas maka semakin rendah kedalaman penetrasi, dan sebaliknya, semakin rendah derajat hidrasi jaringan maka semakin dalam penetrasi radiasi. Dengan radiasi laser berdenyut, jaringan biologis tidak dipanaskan hingga kedalaman yang diperlukan sebagai akibat dari penyerapan permukaan yang signifikan, dan oleh karena itu tidak terjadi penguapan, tetapi hanya terjadi koagulasi. Dengan paparan yang terlalu lama setelah hangus, parameter penyerapan jaringan berubah dan penguapan dimulai.
Operasi laser menggunakan radiasi laser intensitas tinggi (HILI) yang diperoleh dengan menggunakan CO2, laser EnYAG, dan laser argon.
Instrumen bedah laser memiliki presisi dan akurasi tinggi dalam tindakan destruktifnya pada organ dan jaringan yang dioperasi. Hal ini relevan dan terkadang selalu menjadi mata rantai yang hilang dalam tahap-tahap utama operasi, terutama operasi yang dilakukan pada jaringan dan organ dengan suplai darah yang banyak, untuk menyebabkan koagulasi bagian depan yang rusak dan menghindari perdarahan. Selain itu, penggunaan pisau bedah laser memastikan sterilitas mutlak dalam operasi. Di sini kita dapat mengutip kompleks medis "Scalpel-1", "Kalina", "Razbor", "Lancet-1" - model CO dan laser yang dirancang untuk operasi bedah di berbagai bidang praktik medis. Perangkat bedah laser adalah alat pemotong universal dan dapat digunakan pada tahap-tahap penting intervensi bedah. Indikasi penggunaan radiasi laser selama pembedahan adalah: perlunya melakukan operasi pada organ yang banyak mendapat suplai darah, bila diperlukan hemostasis lengkap, dan pelaksanaannya dengan cara konvensional disertai dengan kehilangan banyak darah; kebutuhan untuk mensterilkan luka bernanah dan mencegah kemungkinan kontaminasi mikroba pada luka bedah yang bersih (keadaan ini sangat penting di daerah dengan iklim tropis); kebutuhan akan teknik bedah yang presisi; intervensi bedah pada pasien dengan gangguan pembekuan darah.
Tidak ada mode perawatan laser universal untuk berbagai jaringan. Oleh karena itu, pemilihan parameter dan mode paparan yang optimal dilakukan oleh ahli bedah secara mandiri, berdasarkan metode dasar penggunaan unit bedah laser dalam praktik medis. Untuk perawatan bedah, teknik ini dikembangkan oleh karyawan Pusat Ilmiah Negara Rusia untuk Pengobatan Laser dan MMA. MEREKA. Sechenov, Akademi Medis Tver berdasarkan generalisasi pengalaman klinis di berbagai bidang kedokteran: bedah gigi dan bedah maksilofasial, bedah perut, bedah paru-paru dan pleura, bedah plastik, tata rias, bedah purulen, bedah luka bakar, bedah anorektal, ginekologi, urologi, THT.
Sifat interaksi radiasi laser dengan jaringan biologis bergantung pada kepadatan daya radiasi laser dan waktu interaksi. Kecepatan pemotongan jaringan dengan sinar laser pada berbagai tahap operasi dipilih oleh ahli bedah secara eksperimental, tergantung pada jenis jaringan dan kualitas potongan yang diinginkan dengan parameter radiasi laser yang dipilih. Memperlambat kecepatan pemotongan dapat menyebabkan peningkatan karbonasi jaringan dan pembentukan zona koagulasi yang dalam. Dalam mode superpulse dan terutama dalam mode pulse-periodik, karbonisasi dan nekrosis yang terkait dengan panas berlebih pada jaringan di sekitarnya secara praktis dihilangkan pada kecepatan sinar laser berapa pun. Mari kita sajikan karakteristik utama perangkat yang digunakan dalam praktik medis. Panjang gelombang radiasi adalah 10,6 mikron. Daya radiasi keluaran (dapat disesuaikan) - 0,1-50 W. Daya dalam mode "medipulse" - 50 W. Kepadatan daya iradiasi laser dibatasi dari atas dengan nilai bersyarat 50-150 W/cm 2 untuk laser berdenyut dan nilai 10 W/cm 2 untuk laser kontinu. Diameter sinar laser pada kain (dapat diganti) - 200; 300; 500 mikron. Panduan radiasi utama oleh sinar laser dioda - 2 mW, 635 nm. Mode radiasi (dapat dialihkan) - kontinu, pulsa-periodik, medipulse. Waktu pemaparan radiasi (dapat disesuaikan) - 0,1-25 menit. Durasi pulsa radiasi dalam mode pulsa-periodik (dapat disesuaikan) adalah 0,05-1,0 detik. Durasi jeda antar pulsa adalah 0,05-1,0 detik. Panel kendali jarak jauh. Menghidupkan dan mematikan radiasi - pedal kaki. Penghapusan produk pembakaran - sistem evakuasi asap. Jari-jari ruang operasi hingga 1200 mm. Sistem pendinginnya bersifat otonom, tipe udara-cair. Penempatannya di ruang operasi adalah lantai atau meja. Catu daya (AC) - 220 V, 50 Hz, 600 W. Dimensi keseluruhan dan berat bervariasi. Seperti yang Anda lihat, perbedaan utama antara laser untuk pembedahan dan laser medis lainnya adalah daya radiasinya yang tinggi, terutama pada denyut nadi. Hal ini diperlukan agar selama terjadinya denyut, zat jaringan mempunyai waktu untuk menyerap radiasi, memanas dan menguap ke ruang udara sekitarnya. Pada dasarnya, semua laser bedah beroperasi di wilayah inframerah tengah jangkauan optik.
JIM-10, perangkat bedah laser "Lasermed" - pencapaian terbaru di bidang teknologi laser, cocok untuk melakukan operasi dalam versi seluler. Dibangun berdasarkan laser semikonduktor yang memancarkan panjang gelombang 1,06 mikron, perangkat ini sangat andal, ukuran dan beratnya kecil. Daya radiasi keluaran - 0-7(10) W, dimensi kemasan 470 x 350 x 120 mm, berat tidak lebih dari 8 kg. Alat ini didesain dalam bentuk koper yang bila diperlukan dapat diubah menjadi posisi kerja.
Selain itu, di antara produk perusahaan manufaktur dalam negeri lainnya, kompleks bedah berikut dapat disebutkan: ALOD-OBALKOM "Surgeon" (perangkat laser bedah dekat-IR dengan daya radiasi yang dapat disesuaikan). Ada 5 modifikasi yang tersedia, berbeda dalam daya radiasi laser maksimum - 6 W, 9 W, 12 W, 15 W, 30 W. Digunakan untuk terapi PT (koagulasi, pengangkatan tumor, pemotongan jaringan), instalasi berdasarkan karbon dioksida, YAG-neodymium (bedah umum) dan laser argon (oftalmologi) perusahaan, serta banyak lainnya yang berbasis gas, padat- rata-rata aktif negara bagian dan semikonduktor.
Ada banyak analog luar dan dalam negeri, prinsip penggunaannya mirip dengan yang disebutkan di atas.
3. Kerusakan ringan
Kerusakan cahaya (kerusakan optik, pelepasan optik, percikan laser), transisi suatu zat sebagai akibat dari ionisasi intens ke keadaan plasma di bawah pengaruh medan elektromagnetik frekuensi optik. Kerusakan cahaya pertama kali diamati pada tahun 1963 ketika radiasi dari laser kristal rubi berdenyut berdaya tinggi yang beroperasi dalam mode Q-switched difokuskan di udara. Ketika gangguan cahaya terjadi, percikan muncul di fokus lensa; efeknya dianggap oleh pengamat sebagai kilatan cahaya yang disertai dengan suara yang kuat. Untuk pemecahan gas pada frekuensi optik, diperlukan medan listrik yang sangat besar sekitar 106-107 V/cm, yang sesuai dengan intensitas fluks cahaya dalam sinar laser = 109-1011 W/cm 2 (sebagai perbandingan, pemecahan gelombang mikro udara atmosfer terjadi pada kuat medan = 104 V/cm). Ada dua mekanisme yang mungkin terjadi: Penguraian gas secara ringan akibat pengaruh radiasi cahaya yang kuat. Yang pertama sifatnya tidak berbeda dengan pemecahan gas di medan dengan frekuensi yang tidak terlalu tinggi (ini juga termasuk rentang gelombang mikro). Elektron benih pertama, yang muncul di medan karena satu dan lain hal, pertama kali memperoleh energi dengan menyerap foton ketika bertabrakan dengan atom gas. Proses ini merupakan kebalikan dari emisi kuanta bremsstrahlung selama hamburan elektron neutron. atom yang tereksitasi. Setelah mengumpulkan energi yang cukup untuk ionisasi, elektron mengionisasi atom, dan bukannya satu, dua elektron lambat muncul, dan prosesnya berulang. Ini adalah bagaimana longsoran salju berkembang (lihat PEMBUANGAN AVALANCHE). Di medan kuat, proses ini terjadi cukup cepat dan terjadi kerusakan pada gas. Mekanisme kedua terjadinya gangguan cahaya, yang merupakan karakteristik khusus frekuensi optik, bersifat kuantum murni. Elektron dapat dipisahkan dari atom sebagai akibat dari efek fotolistrik multikuantum, yaitu penyerapan beberapa foton secara bersamaan. Efek fotolistrik kuantum tunggal dalam kasus frekuensi dalam rentang tampak tidak mungkin dilakukan, karena potensi ionisasi atom beberapa kali lebih tinggi daripada energi kuantum. Jadi, misalnya, energi foton laser rubi adalah 1,78 eV, dan potensial ionisasi argon adalah 15,8 eV, yaitu diperlukan 9 foton untuk melepaskan sebuah elektron. Biasanya, proses multifoton tidak mungkin terjadi, namun kecepatannya meningkat tajam dengan meningkatnya kepadatan jumlah foton, dan pada intensitas tinggi di mana Light Breakdown diamati, probabilitasnya mencapai nilai yang signifikan. Dalam gas padat, pada tekanan sekitar tekanan atmosfer dan lebih tinggi, ionisasi longsoran selalu terjadi; proses multifoton di sini hanyalah penyebab munculnya elektron pertama. Dalam gas yang dijernihkan dan di medan pulsa pikodetik, ketika elektron terbang keluar dari area aksi medan tanpa sempat mengalami banyak tumbukan, longsoran salju tidak terjadi dan Kerusakan ringan hanya mungkin terjadi karena pengusiran langsung elektron dari atom di bawah pengaruh cahaya. Hal ini hanya mungkin terjadi pada medan cahaya yang sangat kuat >107 V/cm. Pada tekanan tinggi, kerusakan ringan terjadi pada medan yang lebih lemah. Seluruh mekanisme Light Breakdown rumit dan beragam.
Besaran cahaya dasar
Kerusakan cahaya juga diamati pada media terkondensasi ketika radiasi laser yang kuat merambat melalui media tersebut dan dapat menyebabkan kerusakan material dan bagian optik perangkat laser.
Penggunaan laser semikonduktor membuka kemungkinan baru dalam kualitas dan waktu perawatan. Instrumen dan peralatan bedah berteknologi tinggi ini dapat digunakan untuk pencegahan dan penanganan luka pada periode pasca operasi. Hal ini menjadi mungkin melalui penggunaan sifat fisioterapi radiasi laser inframerah, yang memiliki efek anti-inflamasi yang nyata, efek bakteriostatik dan bakterisida, dan memiliki efek merangsang pada kekebalan jaringan dan proses regenerasi. Perlu juga disebutkan kemungkinan penggunaan laser dioda untuk memutihkan gigi sebanyak 3-4 warna dalam satu kunjungan. Namun, area penerapan laser yang paling umum adalah pembedahan dan periodontik.
Hasil yang diperoleh saat bekerja dengan laser memberikan alasan untuk menegaskan: laser dioda hampir merupakan asisten dokter yang sangat diperlukan dalam pekerjaan sehari-hari, yang dikonfirmasi oleh ulasan positif dari pasien. Menurut mereka, penggunaan perawatan jenis ini wajar dan nyaman. Operasinya tidak berdarah, cepat, dan tahap pasca operasi lebih mudah dijalani.
Secara obyektif, terdapat penurunan 2 kali lipat dalam waktu penyembuhan, lebih sedikit rasa sakit selama dan setelah operasi, yang memungkinkan untuk dilakukan tanpa anestesi, regenerasi lebih cepat, dan tidak adanya pembengkakan - tidak mengherankan jika semakin banyak pasien yang lebih memilih laser. manipulasi. Namun bukan itu saja - teknik yang dikembangkan untuk menangani pasien dengan penyakit periodontal memungkinkan kita mengurangi jumlah dan menunda operasi flap. Hasil yang menggembirakan juga telah diperoleh dalam bidang endodontik - perawatan saluran akar dengan sinar laser tampaknya sangat menjanjikan.
Aplikasi. Laser dioda membedah, mendisinfeksi, mengental, dan merekonstruksi jaringan lunak dengan sempurna, sehingga memungkinkan keberhasilan melakukan manipulasi berikut:
* Koreksi gusi selama persiapan pra-prostetik memudahkan pengerjaan bahan. Bidang tak berdarah memberikan akses langsung ke permukaan yang ditutupi selaput lendir.
* Frenulum plastik - frenulum pendek lidah dan bibir atas dihilangkan, operasi plastik pada ruang depan rongga mulut. Dalam kebanyakan kasus, pengangkatan frenulum secara menyeluruh berhasil. Selama proses penyembuhan, pembengkakan minimal diamati - jauh lebih sedikit dibandingkan luka akibat intervensi dengan pisau bedah.
* Perawatan kantong periodontal untuk gingivitis dan periodontitis awal. Setelah menjalani radiasi, hasil yang cepat dan baik tercapai. Telah diketahui juga bahwa endapan keras pada gigi lebih mudah dihilangkan setelah terkena radiasi laser.
* Gingivoplasti. Hiperplasia gingiva akibat perawatan ortodontik dan iritasi mekanis menjadi semakin umum terjadi. Diketahui bahwa rangsangan pada jaringan mukosa menyebabkan lapisan patologis pada gigi. Respons jaringan bersifat permanen dan biasanya memerlukan pengangkatan jaringan berlebih. Operasi laser adalah metode yang efektif untuk menghilangkan jaringan berlebih dan mengembalikan tampilan normal mukosa.
* Pengobatan tukak aphthous dan herpes hyperesthesia. Kemampuan fisioterapi laser dioda digunakan. Energi laser dalam bentuk sinar tidak fokus, diarahkan ke permukaan lesi, mempengaruhi ujung saraf (dengan hiperestesi). Kasus yang lebih sulit memerlukan kontak permukaan yang ringan.
* Rekonstruksi kosmetik pada selaput lendir. Manipulasi ini adalah metode perawatan estetika yang sempurna. Laser memungkinkan untuk menghilangkan jaringan lapis demi lapis. Tidak adanya pendarahan memungkinkan operasi ini dilakukan dengan lebih akurat. Jaringan gusi mudah menguap, meninggalkan tepian yang jelas. Parameter lebar, panjang sayatan dan tinggi kontur gingiva mudah dicapai.
* Perawatan periodontal. Dalam situasi ini, pendekatan yang paling berhasil adalah pendekatan terpadu yang menggabungkan pembedahan dan terapi fisik. Ada program pengobatan yang menghasilkan remisi jangka panjang jika pasien mengikuti rekomendasi kebersihan mulut. Pada kunjungan pertama, proses akut dihentikan, kemudian kantong patologis disanitasi, dan, jika perlu, manipulasi bedah dilakukan menggunakan bahan tulang tambahan. Selanjutnya, pasien menjalani terapi laser pemeliharaan. Masa pengobatan rata-rata memakan waktu 14 hari.
* Perawatan endodontik. Penggunaan tradisional laser dalam endodontik adalah penguapan sisa pulpa dan desinfeksi saluran akar. Tip endodontik khusus memungkinkan Anda bekerja langsung di saluran terbuka hingga ke puncak. Dengan menggunakan laser, sisa-sisa jaringan akan dihilangkan, bakteri dimusnahkan, dan dinding saluran akar akan dilapisi kaca. Jika terdapat fistula, sinar laser melewati saluran fistula menuju sumber peradangan. Pada saat yang sama, penyebaran infeksi dihentikan untuk beberapa waktu dan gejalanya ditekan, namun kekambuhan terlihat jelas jika saluran akar tidak diproses sepenuhnya.
* Pemutih. Kita tidak boleh mengabaikan fakta bahwa ini adalah salah satu prosedur estetika paling populer di kalangan pasien. Dengan bantuan laser dioda, efek pemutihan yang signifikan dapat dicapai hanya dalam satu kunjungan. Prosedurnya sendiri sangat sederhana dan terdiri dari mengaktifkan gel pemutih yang sudah diaplikasikan sebelumnya dengan radiasi laser.
Keuntungan. Dalam kedokteran gigi bedah dan periodontik, keunggulan laser ditentukan oleh faktor-faktor seperti akurasi dan kemudahan akses ke bidang bedah. Pada saat yang sama, tidak ada pendarahan selama operasi, sehingga bidang bedah tetap kering, dan ini tentu saja memberikan gambaran yang lebih baik - sehingga waktu operasi berkurang. Selain itu, perlu dicatat bahwa selama operasi, pembuluh darah mengalami koagulasi, sehingga meminimalkan pembengkakan pasca operasi.
Selain itu, karena efek anti-inflamasi dan bakteriostatik dari radiasi laser, risiko komplikasi berkurang. Penyembuhan luka terjadi lebih cepat dibandingkan teknik tradisional.
Dengan perawatan laser konservatif pada gingivitis dan periodontitis dengan kedalaman saku hingga 5 mm, tidak ada perdarahan atau peradangan; dalam beberapa kasus, regenerasi jaringan tulang diamati, yang dikonfirmasi dengan pemeriksaan sinar-X.
Saat melakukan bleaching, selain waktu prosedur yang singkat (sekitar 1 jam), keuntungan yang signifikan adalah minimalnya manifestasi hipersensitivitas setelah prosedur bleaching.
Perkembangan dalam negeri. Seperti yang Anda lihat, ada banyak keuntungan menggunakan laser dioda. Ada benarnya satu kelemahan serius yang melekat dalam semua perkembangan inovatif di semua bidang pengetahuan manusia - harga yang mahal. Memang, harga perangkat semacam itu, terutama yang diproduksi oleh merek-merek terkenal Barat, cukup besar. Untungnya, ada juga perkembangan Rusia di bidang ini, dan ini adalah kasus yang jarang terjadi (jika menyangkut perkembangan teknologi tinggi) ketika “Rusia” tidak berarti “terburuk”. Sejak zaman Soviet, perkembangan dalam negeri di bidang teknologi laser tidak hanya kalah dengan rekan-rekan Barat, tetapi sering kali melampaui mereka - banyak prototipe sistem laser modern dikembangkan di negara kita.
Ada juga laser gigi semikonduktor dalam negeri - ini adalah perangkat Lamy S (pengembangan bersama dari Pusat Medis Denta-Rus dan Pusat Penelitian dan Produksi Opttekhnika), yang telah diminati oleh beberapa perusahaan Barat, karena antara lain, keunggulannya yang tak terbantahkan adalah kenyataan bahwa biaya laser 3 kali lebih rendah dibandingkan dengan analog impor.
Perangkat ini menggunakan kristal laser semikonduktor yang beroperasi dari sumber daya bertegangan rendah dan berdaya rendah (350 W), bukan tabung pelepasan gas yang memerlukan sumber daya bertegangan tinggi khusus. Desain ini memungkinkan Anda untuk menyelesaikan beberapa masalah sekaligus - tidak adanya tegangan tinggi merupakan jaminan keselamatan bagi dokter dan pasien, tidak ada medan elektromagnetik yang berbahaya, dan tidak diperlukan pendinginan khusus.
Namun mari kita kembali ke harga perangkat yang rendah - ini memungkinkan Anda mengembalikan investasi keuangan Anda lebih cepat dan mulai menghasilkan keuntungan. Setuju, selain untuk meningkatkan kualitas pelayanan pasien, hal ini juga sangat penting dalam lingkungan komersial.
Dari fitur-fitur lain dari perangkat Lamy, masuk akal untuk memperhatikan hal-hal berikut - perangkat tersebut tidak memerlukan kondisi khusus dan perawatan khusus, ukurannya kecil dan mudah diangkut di dalam klinik, serta merupakan parameter yang andal dan stabil. Pelayanan diatur sedemikian rupa sehingga jika terjadi malfungsi, dokter menerima perangkat lain selama perbaikan.
Kesimpulan
Instrumen utama yang digunakan ahli bedah untuk membedah jaringan adalah pisau bedah dan gunting, yaitu alat pemotong. Namun, luka dan sayatan yang dilakukan dengan pisau bedah dan gunting disertai dengan pendarahan sehingga memerlukan penggunaan tindakan hemostasis khusus. Selain itu, bila bersentuhan dengan jaringan, alat pemotong dapat menyebarkan mikroflora dan sel tumor ganas di sepanjang garis potong. Dalam hal ini, sejak lama, para ahli bedah bermimpi memiliki instrumen yang dapat membuat sayatan tanpa darah, sekaligus menghancurkan mikroflora patogen dan sel tumor pada luka bedah. Intervensi pada “bidang bedah kering” ideal untuk ahli bedah dengan profil apa pun.
Upaya untuk menciptakan pisau bedah yang “ideal” dimulai pada akhir abad lalu, ketika apa yang disebut pisau listrik, yang beroperasi menggunakan arus frekuensi tinggi, dirancang. Perangkat ini, dalam versi yang lebih canggih, saat ini digunakan cukup luas oleh ahli bedah dari berbagai spesialisasi. Namun, seiring dengan bertambahnya pengalaman, aspek negatif dari “bedah listrik” telah diidentifikasi, yang utama adalah terlalu besarnya zona luka bakar jaringan termal di area sayatan. Diketahui bahwa semakin luas area luka bakar, semakin buruk pula penyembuhan luka operasi. Selain itu, saat menggunakan pisau listrik, tubuh pasien perlu dimasukkan ke dalam rangkaian listrik. Perangkat bedah listrik berdampak negatif terhadap pengoperasian perangkat elektronik dan perangkat untuk memantau fungsi vital tubuh selama operasi. Mesin bedah krio juga menyebabkan kerusakan jaringan yang signifikan sehingga mengganggu proses penyembuhan. Kecepatan diseksi jaringan dengan cryoscalpel sangat rendah. Faktanya, ini tidak melibatkan pembedahan, melainkan penghancuran jaringan. Area luka bakar yang signifikan juga terlihat saat menggunakan pisau bedah plasma. Mengingat sinar laser memiliki sifat hemostatik yang nyata, serta kemampuan untuk menutup bronkiolus, saluran empedu, dan saluran pankreas, maka penggunaan teknologi laser dalam pembedahan menjadi sangat menjanjikan. Disebutkan secara singkat beberapa keuntungan penggunaan laser dalam pembedahan terutama berkaitan dengan laser karbon dioksida (laser C 0 2). Selain itu, laser yang bekerja berdasarkan prinsip lain dan zat kerja lain juga digunakan dalam pengobatan. Laser ini memiliki kualitas yang berbeda secara mendasar ketika mempengaruhi jaringan biologis dan digunakan untuk indikasi yang relatif sempit, khususnya dalam bedah kardiovaskular, onkologi, untuk pengobatan penyakit bedah pada kulit dan selaput lendir yang terlihat, dll.
DENGANdaftar literatur bekas
1. SEBUAH. Remizov "Fisika medis dan biologi".
2. Oke. Skobelkin "Laser dalam pembedahan, diedit oleh profesor."
3. SD Pletnev "Laser dalam pengobatan klinis" diedit.
Diposting di Allbest.ru
...Dokumen serupa
Arah dan tujuan utama penggunaan laser secara medis dan biologis. Tindakan perlindungan terhadap radiasi laser. Penetrasi radiasi laser ke dalam jaringan biologis, mekanisme interaksi patogenetiknya. Mekanisme biostimulasi laser.
abstrak, ditambahkan 24/01/2011
Konsep dan tujuan laser, prinsip pengoperasian dan struktur sinar laser, sifat interaksinya dengan jaringan. Fitur penggunaan praktis laser dalam kedokteran gigi, penilaian kelebihan dan kekurangan utama metode perawatan gigi ini.
abstrak, ditambahkan 14/05/2011
Konsep umum elektronik kuantum. Sejarah perkembangan dan prinsip desain laser, sifat radiasi laser. Laser intensitas rendah dan intensitas tinggi: sifat, efek pada jaringan biologis. Penerapan teknologi laser dalam kedokteran.
abstrak, ditambahkan 28/05/2015
Proses radiasi laser. Penelitian di bidang laser dalam rentang panjang gelombang sinar-X. Aplikasi medis laser CO2 dan laser ion argon dan kripton. Generasi radiasi laser. Efisiensi laser dari berbagai jenis.
abstrak, ditambahkan 17/01/2009
Dasar fisik penggunaan teknologi laser dalam pengobatan. Jenis laser, prinsip pengoperasian. Mekanisme interaksi radiasi laser dengan jaringan biologis. Metode laser yang menjanjikan dalam bidang kedokteran dan biologi. Peralatan laser medis yang diproduksi secara serial.
abstrak, ditambahkan 30/08/2009
Konsep radiasi laser. Mekanisme aksi laser pada jaringan. Penggunaannya dalam pembedahan untuk memotong jaringan, menghentikan pendarahan, menghilangkan patologi dan mengelas jaringan biologis; kedokteran gigi, dermatologi, tata rias, pengobatan penyakit retina.
presentasi, ditambahkan 10/04/2015
Metode diagnostik laser. Generator kuantum optik. Arah dan tujuan utama penggunaan laser secara medis dan biologis. Angiografi. Kemampuan diagnostik holografi. Termografi. Instalasi medis laser untuk terapi radiasi.
abstrak, ditambahkan 12/02/2005
Sifat fisik dan efek terapeutik USG. Arah utama penerapan medis dan biologisnya. Bahaya dan efek samping pemeriksaan USG. Inti dari ekokardiografi. Membuat diagnosis penyakit organ dalam.
presentasi, ditambahkan 02/10/2016
Penerapan radiasi pengion dalam pengobatan. Teknologi prosedur medis. Instalasi terapi radiasi eksternal. Penerapan isotop dalam pengobatan. Sarana perlindungan terhadap radiasi pengion. Proses memperoleh dan menggunakan radionuklida.
presentasi, ditambahkan 21/02/2016
Pengenalan sejarah penemuan dan sifat-sifat laser; contoh penggunaan dalam pengobatan. Pertimbangan struktur mata dan fungsinya. Penyakit pada organ penglihatan dan metode diagnosisnya. Studi tentang metode modern koreksi penglihatan menggunakan laser.
Pengobatan modern menggunakan banyak kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Mereka membantu diagnosis penyakit secara tepat waktu dan berkontribusi pada keberhasilan terapinya. Dokter secara aktif menggunakan kemampuan radiasi laser dalam pekerjaannya. Tergantung pada panjang gelombangnya, efeknya dapat berbeda pada jaringan tubuh. Oleh karena itu, para ilmuwan telah menemukan banyak perangkat multifungsi medis yang banyak digunakan dalam praktik klinis. Mari kita bahas penggunaan laser dan radiasi dalam pengobatan secara lebih rinci.
Pengobatan laser berkembang dalam tiga bidang utama: pembedahan, terapi dan diagnostik. Pengaruh radiasi laser pada jaringan ditentukan oleh jangkauan radiasi, panjang gelombang dan energi foton emitor. Secara umum, semua jenis efek laser dalam pengobatan pada tubuh dapat dibagi menjadi dua kelompok
Radiasi laser intensitas rendah;
- radiasi laser intensitas tinggi.
Bagaimana radiasi laser intensitas rendah mempengaruhi tubuh?
Paparan laser semacam itu dapat menyebabkan perubahan proses biofisik dan kimia pada jaringan tubuh. Selain itu, terapi tersebut menyebabkan perubahan metabolisme (proses metabolisme) dan bioaktivasinya. Paparan laser intensitas rendah menyebabkan perubahan morfologi dan fungsional pada jaringan saraf.
Efek ini juga merangsang sistem kardiovaskular dan mikrosirkulasi.
Laser intensitas rendah lainnya meningkatkan aktivitas biologis elemen seluler dan jaringan kulit, yang mengarah pada aktivasi proses intraseluler di otot. Penggunaannya memungkinkan Anda untuk memulai proses redoks.
Antara lain, metode pengaruh ini memiliki efek positif terhadap stabilitas tubuh secara keseluruhan.
Efek terapeutik apa yang dicapai dengan menggunakan radiasi laser intensitas rendah?
Metode terapi ini membantu menghilangkan peradangan, mengurangi pembengkakan, menghilangkan rasa sakit dan mengaktifkan proses regenerasi. Selain itu, merangsang fungsi fisiologis dan respon imun.
Dalam kasus apa dokter dapat menggunakan radiasi laser intensitas rendah?
Metode pemaparan ini diindikasikan untuk pasien dengan proses inflamasi akut dan kronis di berbagai lokalisasi, cedera jaringan lunak, luka bakar, radang dingin, dan penyakit kulit. Masuk akal untuk menggunakannya untuk penyakit pada sistem saraf tepi, penyakit pada sistem muskuloskeletal dan untuk banyak penyakit jantung dan pembuluh darah.
Selain itu, radiasi laser intensitas rendah digunakan dalam pengobatan sistem pernapasan, saluran pencernaan, sistem genitourinari, penyakit THT, dan gangguan status kekebalan.
Metode terapi ini banyak digunakan dalam kedokteran gigi: untuk koreksi penyakit pada selaput lendir rongga mulut, penyakit periodontal dan TMJ (sendi temporomandibular).
Selain itu, laser ini mengobati lesi non-karies yang timbul pada jaringan keras gigi, karies, pulpitis dan periodontitis, nyeri pada wajah, lesi inflamasi dan cedera pada area maksilofasial.
Penerapan radiasi laser intensitas tinggi dalam pengobatan
Radiasi laser intensitas tinggi paling sering digunakan dalam pembedahan, dan di berbagai bidang. Bagaimanapun, pengaruh radiasi laser intensitas tinggi membantu memotong jaringan (bertindak seperti pisau bedah laser). Kadang-kadang digunakan untuk mencapai efek antiseptik, untuk membentuk lapisan koagulasi dan untuk membentuk penghalang pelindung terhadap pengaruh agresif. Selain itu, laser semacam itu dapat digunakan untuk mengelas prostesis logam dan berbagai perangkat ortodontik.
Bagaimana radiasi laser intensitas tinggi mempengaruhi tubuh?
Metode pemaparan ini menyebabkan luka bakar termal pada jaringan atau menyebabkan koagulasi. Hal ini menyebabkan penguapan, pembakaran atau hangus pada daerah yang terkena dampak.
Ketika sinar laser intensitas tinggi digunakan
Metode pengaruh pada tubuh ini banyak digunakan ketika melakukan berbagai intervensi bedah di bidang urologi, ginekologi, oftalmologi, THT, ortopedi, bedah saraf, dll.
Namun, operasi laser memiliki banyak keuntungan:
Operasi yang hampir tidak berdarah;
- aseptik maksimum (sterilitas);
- komplikasi pasca operasi minimal;
- dampak minimal pada jaringan di sekitarnya;
- periode pasca operasi yang singkat;
- presisi tinggi;
- Mengurangi kemungkinan terbentuknya bekas luka.
Diagnostik laser
Metode diagnostik ini bersifat progresif dan berkembang. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengidentifikasi banyak penyakit serius pada tahap awal perkembangan. Terdapat bukti bahwa diagnostik laser membantu mendeteksi kanker kulit, jaringan tulang, dan organ dalam. Ini digunakan dalam oftalmologi untuk mendeteksi katarak dan menentukan stadiumnya. Selain itu, metode penelitian ini dilakukan oleh ahli hematologi untuk mempelajari perubahan kualitatif dan kuantitatif pada sel darah.
Laser secara efektif menentukan batas jaringan sehat dan patologis; dapat digunakan dalam kombinasi dengan peralatan endoskopi.
Penggunaan radiasi dalam pengobatan lain
Dokter banyak menggunakan berbagai jenis radiasi dalam pengobatan, diagnosis dan pencegahan berbagai kondisi. Untuk mempelajari tentang penggunaan radiasi, cukup ikuti tautan yang menarik:
Sinar-X dalam kedokteran
- gelombang radio
- sinar termal dan pengion
- radiasi ultraviolet dalam pengobatan
- radiasi infra merah dalam pengobatan
penglihatan obat mata laser
Laser yang digunakan dalam pengobatan
Dari sudut pandang praktis, terutama untuk digunakan dalam pengobatan, laser diklasifikasikan menurut jenis bahan aktif, metode pemberian daya, panjang gelombang dan kekuatan radiasi yang dihasilkan.
Media aktifnya dapat berupa gas, cair atau padat. Bentuk media aktifnya juga bisa berbeda-beda. Paling sering, laser gas menggunakan silinder kaca atau logam yang diisi dengan satu atau lebih gas. Situasinya kurang lebih sama dengan media aktif cair, meskipun sering ditemukan kuvet persegi panjang yang terbuat dari kaca atau kuarsa. Laser cair adalah laser yang media aktifnya adalah larutan senyawa pewarna organik tertentu dalam pelarut cair (air, etil atau metil alkohol, dll).
Dalam laser gas, media aktifnya adalah berbagai gas, campurannya, atau pasangan logam. Laser ini dibagi menjadi pelepasan gas, gas dinamis, dan kimia. Dalam laser pelepasan gas, eksitasi dilakukan oleh pelepasan listrik dalam gas, dalam laser gas-dinamis, pendinginan cepat digunakan selama pemuaian campuran gas yang dipanaskan, dan dalam laser kimia, media aktif tereksitasi karena energi yang dilepaskan selama reaksi kimia komponen medium. Kisaran spektral laser gas jauh lebih luas dibandingkan semua jenis laser lainnya. Ini mencakup wilayah dari 150 nm hingga 600 µm.
Laser ini memiliki stabilitas parameter radiasi yang tinggi dibandingkan dengan jenis laser lainnya.
Laser solid state memiliki media aktif berupa batang silinder atau persegi panjang. Batang seperti itu paling sering merupakan kristal sintetis khusus, misalnya rubi, alexandrite, garnet atau kaca dengan pengotor unsur yang sesuai, misalnya erbium, holmium, neodymium. Laser kerja pertama bekerja pada kristal rubi.
Semikonduktor juga merupakan jenis bahan aktif solid-state. Baru-baru ini, karena ukurannya yang kecil dan hemat biaya, industri semikonduktor berkembang sangat pesat. Oleh karena itu, laser semikonduktor diklasifikasikan sebagai kelompok tersendiri.
Jadi, menurut jenis bahan aktifnya, jenis laser berikut dibedakan:
Gas;
Cairan;
Pada benda padat (solid-state);
Semikonduktor.
Jenis bahan aktif menentukan panjang gelombang radiasi yang dihasilkan. Unsur kimia yang berbeda dalam matriks yang berbeda memungkinkan untuk mengidentifikasi lebih dari 6.000 jenis laser saat ini. Mereka menghasilkan radiasi dari wilayah yang disebut ultraviolet vakum (157 nm), termasuk wilayah tampak (385-760 nm), hingga rentang inframerah jauh (> 300 µm). Semakin banyak konsep "laser", yang awalnya diberikan untuk wilayah spektrum tampak, juga ditransfer ke wilayah spektrum lainnya.
Tabel 1 - laser yang digunakan dalam pengobatan.
|
Jenis laser |
Keadaan fisik zat aktif |
Panjang gelombang, nm |
Kisaran emisi |
|
Inframerah |
|||
|
YAG:Er YSGG:Er YAG:Ho YAG:Nd |
Padat |
2940 2790 2140 1064/1320 |
Inframerah |
|
Semikonduktor, seperti galium arsenida |
Padat (semikonduktor) |
Dari tampak hingga inframerah |
|
|
Rubi |
Padat |
||
|
Helium-neon (He-Ne) |
Hijau, merah terang, inframerah |
||
|
Tentang pewarna |
Cairan |
350-950 (merdu) |
Ultraungu - inframerah |
|
Di atas uap emas |
|||
|
Pada uap tembaga |
Hijau/kuning |
||
|
Argon |
Biru, hijau |
||
|
Excimer: ArF KrF XeCI XeF |
Ultraungu |
Misalnya, untuk radiasi yang panjang gelombangnya lebih pendek daripada inframerah, digunakan konsep “laser sinar-X”, dan untuk radiasi yang panjang gelombangnya lebih panjang dari ultraviolet, digunakan konsep “laser yang menghasilkan gelombang milimeter”.
Laser gas menggunakan gas atau campuran gas dalam sebuah tabung. Kebanyakan laser gas menggunakan campuran helium dan neon (HeNe), dengan sinyal keluaran primer 632,8 nm (nm = 10~9 m) terlihat berwarna merah. Laser ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1961 dan menjadi cikal bakal seluruh keluarga laser gas. Semua laser gas memiliki desain dan sifat yang sangat mirip.
Misalnya, laser gas CO2 memancarkan panjang gelombang 10,6 mikron di wilayah spektrum inframerah jauh. Laser gas argon dan kripton beroperasi pada berbagai frekuensi, memancarkan sebagian besar spektrum cahaya tampak. Panjang gelombang utama radiasi laser argon adalah 488 dan 514 nm.
Laser solid-state menggunakan bahan laser yang didistribusikan dalam matriks padat. Salah satu contohnya adalah laser neodymium (Kyo). Istilah YAG adalah singkatan dari kristal -- yttrium aluminium garnet -- yang berfungsi sebagai pembawa ion neodymium. Laser ini memancarkan sinar infra merah dengan panjang gelombang 1,064 mikron. Perangkat bantu, yang dapat berupa internal atau eksternal pada resonator, dapat digunakan untuk mengubah berkas keluaran menjadi rentang tampak atau ultraviolet. Berbagai kristal dengan konsentrasi ion aktivator yang berbeda dapat digunakan sebagai media laser: erbium (Er3+), holmium (Ho3+), thulium (Tm3+).
Dari klasifikasi ini, kami akan memilih laser yang paling sesuai dan aman untuk penggunaan medis. Laser gas yang lebih terkenal digunakan dalam kedokteran gigi termasuk laser CO2 dan laser He-Ne (laser helium-neon). Excimer gas dan laser argon juga menarik. Dari laser solid-state, yang paling populer dalam dunia kedokteran adalah laser YAG:Er, yang memiliki pusat aktif erbium di dalam kristal. Semakin banyak orang yang beralih ke laser YAG:Ho (dengan pusat holmium). Sekelompok besar laser gas dan semikonduktor digunakan untuk aplikasi diagnostik dan terapeutik. Saat ini, lebih dari 200 jenis bahan semikonduktor digunakan sebagai media aktif dalam produksi laser.
Tabel 2 - Karakteristik berbagai laser.
Laser dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis catu daya dan mode pengoperasian. Di sini, perangkat aksi kontinu atau pulsa dibedakan. Laser gelombang kontinu menghasilkan radiasi yang daya keluarannya diukur dalam watt atau miliwatt.
Dalam hal ini, tingkat dampak energi pada jaringan biologis ditandai dengan:
Kerapatan daya adalah perbandingan daya radiasi terhadap luas penampang sinar laser p = P/s].
Satuan pengukuran dalam pengobatan laser - [W/cm 2 ], [mW/cm 2 ];
Dosis radiasi P, sama dengan perbandingan hasil kali daya radiasi [P dan waktu penyinaran dengan luas penampang sinar laser. Dinyatakan dalam [W * s/cm2];
Energi [E= Рt] adalah hasil kali daya dan waktu. Satuan pengukuran adalah [J], yaitu. [W s].
Berdasarkan kekuatan radiasinya (kontinu atau rata-rata), laser medis dibagi menjadi:
Laser berdaya rendah: dari 1 hingga 5 mW;
Laser berdaya sedang: dari 6 hingga 500 mW;
Laser daya tinggi (intensitas tinggi): lebih dari 500 mW. Laser berkekuatan rendah dan sedang termasuk dalam kelompok yang disebut laser biostimulasi (intensitas rendah). Laser biostimulasi semakin banyak digunakan sebagai terapi dan diagnostik dalam pengobatan eksperimental dan klinis.
Dilihat dari mode pengoperasiannya, laser dibagi menjadi:
Mode radiasi berkelanjutan (laser gas gelombang);
Mode radiasi campuran (laser solid-state dan semikonduktor);
Mode Q-switched (mungkin untuk semua jenis laser).