Свойства  лазерного излучения.

1)Чрезвычайно высокая степень монохроматичности.

2)Когерентность – согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов. Колебания называют когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени.

3)Высокая направленность излучения. Расходимость лазерного излучения составляет 0,5 -10 мрад. Для сравнения расходимость излучения от обычного источника достигает 4π мрад

4) Высокая степень поляризации лазерного излучения. Для получения поляризованного излучения от нелазерных источников необходимо использовать поляризационные приборы.

5) Высокая интенсивность лазерного излучения. Благодаря свойствам лазерного излучения можно сфокусировать лазерное изучение до диаметра, сравнимого с длиной волны. Это позволяет получать высокие интенсивности излучения в очень локализованной области пространства

Эти особые свойства излучения лазера обеспечивают ему  разнообразнейшие применения. Они определяются главным образом принципиально  отличным от обычных источников света  процессом генерации излучения  за счет вынужденного излучения. 

Применение  в медицине.

Лазеротерапия (лазерная терапия) — метод лечения, состоящий в применении световой энергии лазерного излучения с лечебной целью.

Лазеры находят широкое применение в медицинской практике и прежде всего в хирургии, онкологии, офтальмологии, дерматологии, стоматологии и других областях. Лазерное лечение безопасно, оно очень актуально для людей с аллергией на медицинские препараты.

Важное для  хирургии свойство лазерного излучения - способность коагулировать кровенасыщенную (васкуляризованную) биоткань.

В основном, коагуляция происходит за счет поглощения кровью лазерного излучения, ее сильного нагрева до вскипания и образования тромбов. Таким образом, поглощающей мишенью при коагуляции могут быть гемоглобин или водная составляющая крови.

Хирургические лазеры делятся на две большие  группы: абляционные (от лат. ablatio – «отнятие»; в медицине – хирургическое удаление, ампутация) и неабляционные лазеры. Абляционные лазеры ближе к скальпелю. Необляционные лазеры действуют по другому принципу: после обработки какого-то объекта, например, бородавки, папилломы или гемангиомы, таким лазером, этот объект остаётся на месте, но через какое-то время в нём проходит серия биологических эффектов и он отмирает. На практике это выглядит так: новообразование мумифицируется, засыхает и отпадает.

В хирургии применяются CO₂-лазеры непрерывного действия. Принцип основан на тепловом воздействии. Преимущества лазерной хирургии состоят в том, что она является бесконтактной, практически бескровной, стерильной, локальной, даёт гладкое заживление рассечённой ткани, а отсюда хорошие косметические результаты.

В онкологии  было замечено, что лазерный луч  оказывает разрушающее действие на опухолевые клетки. Механизм разрушения основан на термическом эффекте, вследствие которого возникает разность температур между поверхностными и  внутренними частями объекта, приводящая к сильным динамическим эффектам и разрушению опухолевых клеток.

Сегодня также  очень перспективно такое направление, как фотодинамическая терапия. Появляется множество статей о клиническом  применении данного метода. Суть его  состоит в том, что в организм пациента вводят специальное вещество – фотосенсибилизатор. Это вещество избирательно накапливается раковой опухолью. После облучения опухоли специальным лазером происходит серия фотохимических реакций с выделением кислорода, который убивает раковые клетки.

Одним из способов воздействия лазерным излучением на организм является внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК), которое в настоящее время успешно используется в кардиологии, пульмонологии, эндокринологии, гастроэнтерологии, гинекологии, урологии, анестезиологии, дерматологии и других областях медицины. Глубокая научная проработка вопроса и прогнозируемость результатов способствуют применению ВЛОК как самостоятельно, так и в комплексе с другими методами лечения.

Для ВЛОК обычно используют лазерное излучение в  красной области спектра (0,63 мкм) мощностью 1,5–2 мВт. Лечение проводят ежедневно или через день; на курс от 3 до 10 сеансов. Время воздействия при большинстве заболеваний 15–20 мин за сеанс для взрослых и 5–7 мин для детей. Внутривенная лазерная терапия может быть осуществлена практически в любом стационаре или поликлинике. Преимуществом амбулаторной лазеротерапии является уменьшение возможности развития внутрибольничной инфекции, создается хороший психоэмоциональный фон, позволяя больному на протяжении длительного времени сохранять работоспособность, проводя при этом процедуры и получая полноценное лечение.

В офтальмологии  лазеры применяют как для лечения, так и для диагностики. С помощью  лазера производят приварку сетчатки глаза, сварку сосудов глазной сосудистой оболочки. Для микрохирургии по лечению  глаукомы служат аргоновые лазеры, излучающие в сине-зелёной области  спектра. Для коррекции зрения давно  и успешно используются эксимерные лазеры.

В дерматологии с помощью лазерного излучения  лечат многие тяжёлые и хронические  заболевания кожи, а также выводят  татуировки. При облучении лазером  активируется регенеративный процесс, происходит активация обмена клеточных элементов .

Основной принцип  применения лазеров в косметологии заключается в том, что свет воздействует только на тот объект или вещество, которое поглощает его. В коже свет поглощается особыми веществами - хромофорами. Каждый хромофор поглощает  в определенном диапазоне длин волн, например, для оранжевого и зеленого спектра это гемоглобин крови, для  красного спектра - меланин волос, а  для инфракрасного спектра - клеточная  вода.

При поглощении излучения происходит преобразование энергии лазерного луча в тепло  на том участке кожи, который содержит хромофор. При достаточной мощности лазерного луча это приводит к  тепловому разрушению мишени. Таким  образом, с помощью лазера можно  селективно воздействовать, например, на корни волос, пигментные пятна  и другие дефекты кожи.

Однако вследствие переноса тепла происходит нагревание и соседних областей, даже если они  содержат мало светопоглощающих хромофоров. Процессы поглощения и переноса тепла зависят от физических свойств мишени, глубины залегания и ее размера. Поэтому в лазерной косметологии важно тщательно подбирать не только длину волны, но и энергию, и длительность лазерных импульсов.

В стоматологии лазерное излучение  является наиболее эффективным физиотерапевтическим средством лечения пародонтоза  и заболеваний слизистой оболочки полости рта.

Лазерный луч  применяется вместо иглоукалывания. Преимущества применения лазерного луча состоит в том, что отсутствует контакт с биологическим объектом, а, следовательно, процесс протекает стерильно и безболезненно при большой эффективности.

Световодные инструменты и катетеры для лазерной хирургии предназначены для доставки мощного лазерного излучения к месту проведения оперативного вмешательства при открытых, эндоскопических и лапароскопических операциях в урологии, гинекологии, гастроэнтерологии, общей хирургии, артроскопии, дерматологии. Позволяют осуществлять резание, иссечение, абляцию, вапоризацию и коагуляцию тканей при проведении хирургических операций в контакте с биотканью или в бесконтактном режиме применения (при удалении торца волокна от биоткани). Вывод излучения может осуществляться как с торца волокна, так и через окошко на боковой поверхности волокна. Могут использоваться как в воздушной (газовой), так и водной (жидкой) среде. По отдельному заказу для удобства пользования катетеры комплектуются легкосъёмной ручкой – держателем световода.

В диагностике  лазеры применяются для обнаружения  различных неоднородностей (опухолей, гематом) и измерения параметров живого организма. Основы диагностических  операций сводятся к пропусканию  через тело пациента (либо один из его  органов) лазерного луча и по спектру  или амплитуде прошедшего или  отражённого излучения выводят  диагноз. Известны методы по обнаружению раковых опухолей в онкологии, гематом в травматологии, а также по измерению параметров крови (практически любых, от артериального давления до содержания сахара и кислорода). 

Список  литературы

1. Физика  и биофизика: Учебник / Под ред. В.Ф. Антонова. – М. : Ф50 ГЭОТАР – Медиа, 2008. – 480с.: ил.
2. Медицинская и биологическая физика : Учебник для вузов / А. Н. Ремизов, А. Г. Максина, А. Я. Потапенко. – М.: Дрофа, 2003. – 560с .: ил.
3. Серебряков В.А. Опорный конспект лекций по курсу «Лазерные технологии в медицине». – СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 266 с.
4. Жуков Б.Н., Лысов Н.А., Бакуцкий В.Н., Анисимов В.И. Лекции по лазерной медицине: Учебное пособие. – Самара: СМИ, 1993. – 52 с.
5. Канюков В.Н., Терегулов Н.Г., Винярский В.Ф., Осипов В.В. Развитие научно-технических решений в медицине: Учебное пособие. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 255 с.