Банк Рефератов - Лазер и его действие на живые ткани - скачать рефераты, бесплатно рефераты

Главная: Рефераты

Рефераты. Лазер и его действие на живые ткани

показали преимущества лазерного излучения как средства терапевтического

воздействия, что во многом и определило дальнейшее развитие

низкоинтенсивной лазерной терапии, как самостоятельного направления

физиотерапии.

Ниже приводится классификация лазеров по различным параметрам [4, 8, 12,

13, 15, 16].

1. Физическое (агрегатное) состояние рабочего вещества лазера.

газовые (гелий-неоновые, гелий-кадмиевые, аргоновые, углекислотные и др.);

эксимерные (аргон-фторовые, криптон-фторовые и др.);

твердотельные (стекло, алюмоитриевый гранат и др., легированные различными

ионами);

жидкостные (органические красители);

полупроводниковые (арсенид-галлиевые, арсенид-фосфид-галлиевые, селенид-

свинцовые и др.).

2. Способ возбуждения рабочего вещества.

оптическая накачка;

накачка за счет газового разряда;

электронное возбуждение;

инжекция носителей заряда;

тепловая;

химическая реакция;

другие.

3. Длина волны излучения лазера.

Если спектр излучения сосредоточен в очень узком интервале длин волн (менее

3нм), то принято считать излучение монохроматичным и в его технических

данных указывается конкретная длина волны, соответствующая максимуму

спектральной линии. Длина волны излучения определяется материалом рабочего

вещества, но может изменяться в небольших пределах, например, от

температуры. Одинаковые длины волн могут генерировать разные типы лазеров,

например, около l =633нм работают лазеры: He-Ne, лазеры на красителях, на

парах золота, полупроводниковые (AlGaInP).

4. По характеру излучаемой энергии различают непрерывные и импульсные

лазеры.

Не следует смешивать понятия импульсный лазер и лазер с модуляцией

непрерывного излучения, поскольку во втором случае мы получаем по сути дела

прерывистое излучение различной частоты и формы но с максимальной мощностью

не превышающей значение в непрерывном режиме или превышающей ее

незначительно. Импульсные же лазеры обладают большой мощностью в импульсе,

достигающей для некоторых типов 107 Вт и более, но длительность импульса

чрезвычайно мала, а средняя мощность за период невелика.

5. Очень важной является характеристика средней мощности лазеров.

более 103 Вт - высокомощные лазеры;

менее 10-1 Вт - лазеры малой мощности;

Промежуточные значения нас не очень интересуют с точки зрения

рассматриваемого материала. К лазерам для медицины нужно подходить с точки

зрения оказываемого ими воздействия на биологический объект. В некоторых

случаях "малая мощность" - 100 мВт может быть очень даже большой. В

литературе по лазерной терапии [1] предлагается низкоинтенсивное лазерное

излучение условно подразделять на "мягкое" - до 4 мВт/см? , "среднее" - от

4 до 30 мВт/см? и "жесткое" - более 30 мВт/см? . В лечебном процессе

"мягкое" излучение используют для рефлексотерапии по точкам классической

акупунктуры, "среднее" - для воздействия на поверхностно расположенные

патологические очаги, либо на область проекции тех или иных органов."

Жесткое" низкоинтенсивное излучение, в частности, гелий-неонового лазера,

рекомендуют использовать в стоматологии при лечении некоторых заболеваний

полости рта и зубов [11]. Однако открытым остается вопрос в отношении

энергетической классификации терапевтических импульсных лазеров, который

необходимо рассматривать комплексно с позиции биологического действия

лазерного излучения, учитывая не только среднюю выходную мощность, но и

уровень импульсной мощности, длительность импульса и время воздействия

лазерного излучения.

6. По степени опасности генерируемого излучения для обслуживающего

персонала лазеры подразделяются на четыре класса:

Класс 1. Лазерные изделия безопасные при предполагаемых условиях

эксплуатации.

Класс 2. Лазерные изделия, генерирующие видимое излучение в диапазоне длин

волн от 400 до 700 нм. Защита глаз обеспечивается естественными реакциями,

включая рефлекс мигания.

Класс 3А. Лазерные изделия безопасные для наблюдения незащищенным глазом.

Для лазерных изделий, генерирующих излучение в диапозоне длин волн от 400

до 700 нм, защита обеспечивается естественными реакциями, включая рефлекс

мигания. Для других длин волн опасность для незащищенного глаза не больше

чем для класса 1.

Непосредственное наблюдение пучка, испускаемого лазерными изделиями класса

3А с помощью оптических инструментов (например, бинокль, телескоп,

микроскоп), может быть опасным.

Класс 3В. Непосредственно наблюдение таких лазерных изделий всегда опасно.

Видимое рассеянное излучение обычно безопасно.

Примечание - Условия безопасного наблюдения диффузного отражения для

лазерных изделий класса 3В в видимой области: минимальное расстояние для

наблюдения между глазом и экраном - 13 см, максимальное время наблюдения -

10 с.

Класс 4. Лазерные изделия, создающие опасное рассеянное излучение. Они

могут вызвать поражение кожи, а также создать опасность пожара. При их

использовании следует соблюдать особую осторожность.

Эта градация определена ГОСТ Р 50723-94 Лазерная безопасность. Общие

требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий [3].

7. Для осуществления лечебного процесса часто важной является такая

характеристика лазера, как угловая расходимость луча. Измеряется в

градусах, угловых минутах (1/60 градуса), угловых секундах (1/60 минуты)

или радианах (1° = p /180 > 0,0175 рад). Наименьшую расходимость имеют

газовые лазеры - около 30 угловых секунд (> 0,15 мрад). Расходимость луча

твердотельных лазеров - около 30 угловых минут (> 10 мрад). у

полупроводниковых лазеров: в плоскости, параллельной p-n - перехода - от 10

до 20 градусов (в зависимости от типа лазера); в плоскости,

перпендикулярной p-n - переходу - около 40 градусов.

8. Коэффициент полезного действия (КПД) лазера. Различают теоретически

возможный (квантовый выход) и реальный (полный) КПД. Последний определяется

отношением мощности излучения лазера к мощности, потребляемой от источника

накачки. У газовых лазеров полный КПД составляет 1-20% (гелий-неоновый - до

1%, углекислотный 10-20%,), у твердотельных - 1-6%, у полупроводниковых -

10-50% (в отдельных конструкциях до 95%). Становится ясно, почему только

полупроводниковые лазеры можно применять в автономной и портативной

терапевтической аппаратуре.

Газовые лазеры многообразны по типу применяемой среды: He-Ne, СO, CO2, N,

Ar и другие. Этим определяется очень широкий диапазон длин волн, на которых

получена генерация. Накачка осуществляется путем создания тлеющего разряда

в трубке, что возможно лишь при очень высоких питающих напряжениях. Из всех

типов лазеров обладают самой минимальной шириной спектральной линии - до 10-

7 нм.

Эксимерные лазеры являются разновидностью газовых лазеров, работают на

соединениях, которые могут существовать только в возбужденном состоянии -

галогенов и инертных газов (KrF, ArF и др.). Излучают в ультрафиолетовой

области спектра.

Твердотельные лазеры - это в основном алюмоитриевый гранат (АИГ),

легированный ионами редкоземельных металлов (Nd, Er, Ho и др.). Собственно,

эти ионы и являются источником излучения, а гранат лишь матрицей для их

правильного расположения в пространстве. Твердотельные лазеры могут быть

как импульсными так и непрерывными, работают на среднем уровне мощностей.

Лазеры на красителях (в качестве рабочего тела используется жидкий раствор

специальных красителей) характеризуются тем, что могут перестраиваться по

длине волны в широком спектральном диапазоне.

Полупроводниковые лазеры (ППЛ) занимают особое место в силу своих

конструктивных особенностей и физических принципов работы. Небольшие

размеры лазера определяются высоким КПД и необходимостью обеспечения

высокой плотности тока накачки для достижения инверсной заселенности. У

полупроводниковых лазеров накачка осуществляется небольшим током (десятки

мА) при приложении напряжения около 2 - 3 В, тогда как у других типов

лазеров требуются тысячи вольт. Необходимо заметить, что мы имеем ввиду

исключительно инжекционные полупроводниковые лазеры, накачиваемые прямым

током, проходящим через диодную структуру (laser diode). Недостатком ППЛ

является большая расходимость излучения, что ограничивает его применение

других областях, кроме лазерной терапии. ППЛ работают в диапазоне длин волн

от 0,63 до 15 мкм. Самое широкое распространение, как в терапии , так и в

хирургии получили лазеры в ближней инфракрасной (ИК) области (l =0,78-0,93

мкм) на основе кристалла Ga1-xAlxAs. В последнее время все большее

распространение получают полупроводниковые лазеры на основе AlGaInP (l

=0,633-0,64мкм), заменяющие традиционные He-Ne. Лазеры с длиной волны 0,67

мкм и средней мощностью до 10 Вт применяются также успешно и для

фотодинамической терапии (ФДТ). Сообщается о начале производства зеленых (l

=0,53мкм) и голубых (l =0,42мкм) полупроводниковых лазеров на основе Zn1-

xCdxSe, мощностью несколько милливатт и наработкой на отказ до 1000 часов

[18]. В таблице указаны основные типы полупроводниковых лазеров,

применяемых в НИЛТ, их основные характеристики и фирмы-производители.

|SDL-3038 |AlGaInP |0,633 - |ОЕРТ. |5 НчФ |SDL (уыб), |

| | |0,64 | | |Sanyo |

|SDL-4038 |AlGaInP |0,633 - |ОЕРТ. |10 НчФ |SDL (уыб), |

| | |0,64 | | |Sanyo |

|LD-335 |AlGaInP |0,633 - |ОЕРТ. |35 НчФ |SEMCO- |

| | |0,64 | | |LASER |

| | | | | |(уыб) |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13