Хирургические лазеры в оториноларингологии презентация

Исторические сведения
Начало XX века было отмечено многими величайшими достижениями.
В 1900 г. немецкий физик М. Планк ,лауреат нобелевской премии по физике ,выдвинул теорию ,известную как квантовая теория .
В 1909-1916 А. Энштейн доработал теорию М. Планка , выявив двойственную природу света и охарактеризовал виды фотоэффекта.
В это же время произошёл кризис классической физики ,зарождение новой физики.

В 1939 преподаватель МЭИ В. А. Фабрикант доказал возможность получения принципиально новых источников света и радиоволн небывалой силы путем когерентного излучения фотонов .
Работали в этом направлении как советские учены (В.А. Фабрикант ,1951; Ф.А. Бутаев ,1957; Н.Г. Басов , А. М. Прохоров 1952;1955; 1957 ;Ж. Алферов ,2012 ),так и американские (Е.Парселл и Р. Дикке,1958,1900;Т . Мейман ,1960;А. Джаван , Н.Беннет , Д.Эрирот, 1960).
Они создали генератор ,который усиливал электромагнитное излучение .Этот прибор был назван « MASER»( от англ. microwave-микроволновое излучение ).
В 1960 американский физик Т. Мейман , смог получить с помощью кристалла рубина генерацию излучения в оптическом диапазоне .Созданный прибор , усиливающий свет получил название лазер.
Термин «LASER » произошел из-за замены в термине «MASER»буквы M на L (от англ. Light-свет).

В 1962-1963 г в СССР И США одновременно были созданы полупроводниковые лазеры.
В 1964 г ., К. Пател, создал первый лазер на смеси углекислого газа и азота(CO2 лазер).
В 70-Х годах XX века появляются первые сообщения об экспериментальном воздействии низкоинтенсивным лазерным излучением на ткани небных миндалин и слизистую оболочку верхних дыхательных путей.
В 1973 г . выходит статья с результатами лазерной терапии. Автором которой является Б. В. Еланцев .

LASER - сокращение от английского «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» - усиление света путем вынужденного излучения.
Лазерное излучение – это излучение, возникающее в результате вынужденного (индуцированного) перехода электронов какого-либо вещества (источника лазерного излучения) с нестабильного верхнего энергетического уровня, на стабильный низший уровень.

Устройство лазера
Основные элементы :
-активное( рабочее)вещество;
-источник накачки ,возбуждения(генератор);
-оптический резонатор, состоящий из зеркал .

Лазерные аппараты, кроме самих лазеров ,содержат также :
устройство для модуляции мощности излучения непрерывных лазеров или генератор для импульсных лазеров ;
таймер, задающий время работы ;
измеритель мощности излучения(фотометр);
инструменты для подведения излучения к объекту (световоды)

Активная среда (1) - кристалл, раствор, газ или полупроводник обеспечивает конкретную длину волны в зависимости от своего химического состава. Элементы накачки (2) служат для насыщения энергией активной среды (заселения верхних энергетических уровней). Накачка может быть оптической (мощные лампы), а также электрической, лазерной, химической и даже тепловой.
В связи с происходящим побочным нагреванием лазерных установок от элементов накачки, приходится охлаждать аппараты водой или воздухом. Система зеркал (3, 4) служит для усиления излучения и состоит из параллельных пластин, одна из которых является непрозрачным зеркалом и полностью отражает излучение (3), а вторая - это полупрозрачное зеркало (4), через которое лазерный луч (5) выходит из генератора.

Формы пучков лазерных лучей, выходящих из средств доставки излучения

Биологические эффекты при взаимодействии - «лазерное излучение-биоткань»
Термические эффекты:
гипертермия
термотерапия
коагуляция ткани
сокращение коллагена
Механические эффекты :
испарение или вапоризация
карбонизация или обугливание
фоторазрыв
абляция

Воздействие на биоткани сфокусированным и расфокусированным лучом СО2 лазера

Биоэффект зависит от трех основных параметров излучения:
Длины волны
Длительности воздействия
Энергетических характеристик
Кроме этих характеристик, необходимо учитывать оптические и термические свойства тканей.

Оптический спектр электромагнитного излучения, в котором генерируют лазеры, простирается от 10 нм (разеры) до десятков мкм (мазеры).
Длина волны определяет глубину проникновения излучения в ткани, которая может быть измерена в метрических единицах - микрометрах, миллиметрах, сантиметрах.
Длина волны

Оптический спектр подразделяется на ультрафиолетовый (УФ), видимый и инфракрасный (ИК).

Спектры поглощения воды, белков и меланина.

Поглощение излучения тканями определяется наличием хромофоров - молекул, поглощающих излучение (хромофоры входят в состав оксигемоглобина, меланина, других пигментов).
Наилучшим хромофором для излучения всех длин волн является пигмент меланин.
Другие пигменты: окисленный и восстановленный гемоглобин, миоглобин, ксантофил, хорошо пропускают излучение одноименного или близкого цвета и поглощают излучение дополнительных цветов.
Молекулы воды являются хорошими хромофорами для короткого ультрафиолетового (УФ), а также среднего и дальнего инфракрасного (ИК) диапазонов. В белках поглотителями УФ излучения служат различные аминокислоты.

Глубина пропускания излучения некоторых длин волн различными тканями: меланиносодержащими (а), среднепигментированными (б) и водой (в).

Длительность воздействия
Схема проявления биоэффектов в зависимости от длительности лазерного воздействия.
Зависимость изменений в биологических тканях от длительности повышения их температуры (по Морицу и Генрике).
В настоящее время доступны лазерные установки с очень широким диапазоном длительности воздействия – от часов и минут до фемтосекунд (10-15с).

Длительность воздействия
Выделяют :
линейные эффекты лазерного воздействия, когда температура тканей повышается пропорционально повышению мощности и
нелинейные, когда эта зависимость нарушается. Нелинейные процессы возникают при коротких и ультракоротких воздействиях, когда создаются условия высокой плотности энергии и происходит механическое повреждение тканей практически при отсутствии термической нагрузки, что имеет место, при фоторазрыве.

Длительность воздействия
Некоторые режимы работы лазеров

Энергетические характеристики
Мощность излучения измеряется в ваттах (Вт) или в милливаттах (мВт), в системе СИ обозначается Р.
Интенсивность излучения или плотность мощности - отношение потока излучения к площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения излучения. Единица измерения в СИ Вт/м2, обозначается J.
В лазерной медицине часто используют отношение Вт/см2.
Энергия излучения выражается в джоулях (Дж) или миллиджоулях (мДж) и обозначается Е.
1 джоуль (Дж) электромагнитного излучения - это энергия, полученная при воздействии излучением мощностью 1 Вт за 1 с: 1 Дж = 1 Вт х 1 с.
Энергетическая экспозиция (доза излучения, Дж) - энергетическая облученность за определенный промежуток времени.

На конечный результат лазерного воздействия влияет плотность абсолютных величин, т.е. распределение по площади пятна. В коллимированном пучке излучения плотность мощности практически одинакова по всей его длине, в расходящемся пучке она убывает пропорционально углу расходимости, а в сходящемся она максимальна в точке фокуса .
Энергетические характеристики

Каждый из биологических эффектов может быть получен только при достижении определенных энергетических характеристик излучения, минимальные из которых называются пороговыми. Это могут быть значения плотности потока мощности или энергии, при которых появляются те или иные признаки термического или механического (коагуляции, вапоризации, разрыва, абляции и т. д.) повреждения тканей.
Энергетические характеристики

Энергетические характеристики
Диаграмма, характеризующая проявления нелинейных эффектов при фоторазрыве и абляции.
Для нелинейных процессов при фоторазрыве и абляции характерен типичный пороговый режим.

Общая классификация включает
Названия лазерные установки получают, как правило, в соответствии с активной средой.
Наибольшее распространение для применения в оториноларингологии нашли диодные и углекислотные лазеры.

Лазеры разделяют на 4 группы
Высокоэнергетические (хирургические );
Низкоэнергетические (терапевтические );
Диагностические;
Лазеры с фотодинамическим эффектом;

Высокоэнергетические лазеры
Основные характеристики :
Высокая точность (прецизионность);
Щадящий эффект;
Укорочения срока заживления;

Фазы воспалительного процесса и регенерации в лазерной и скальпельной ранах.

Показания к применению высокоэнергетических лазеров

Противопоказания
Противопоказания к лечению при помощи излучения хирургического лазера определяются как общие, временным состоянием пациента (острые формы заболевания, обострение сопутствующих хронических болезней, инфекционные заболевания, выраженная интоксикация).
Не применяется лазерная остановка острого носового кровотечения, особенно если не визуализируется источник кровотечения.

Высокоэнергетические лазеры
Лазер на углекислом газе (СО2 лазер, 10,6 мкм) находит применение при хирургическом лечении заболеваний кожи лица, головы и шеи (кожный рог, невусы, папилломы, фибромы, келоидные рубцы и базалиомы), бокового и гранулезного фарингита, при удалений остатков небных миндалин после перенесенной ранее тонзилэктомии, при ронхопатии, гипертрофическом рините, рубцовых сращениях полости носа, рецидивирующем полипозе носа, рецидивирующих носовых кровотечениях, новообразованиях гортани, постинтубационной и посттрахеостомической гранулеме, келоидных рубцах ушной раковины и атрезии слухового прохода.

Высокоэнергетические лазеры
Полупроводниковый лазер (0,97 мкм) наиболее эффективен при заболеваниях кожи лица, головы и шеи, рецидивирующих носовых кровотечениях, новообразованиях гортани, постинтубационной и посттрахеостомической гранулеме. Отличительной особенностью полупроводникового лазера является выраженный гемостатический эффект.

Высокоэнергетические лазеры
Неодимовый лазер (1,064 мкм) эффективно используется при заболеваниях кожи лица, головы и шеи, новообразованиях гортани, рецидивирующем полипозе носа, у больных с ронхопатией.
Эрбиевый лазер (2,94 мкм) наиболее эффективен при рубцовых сращениях и сосудистых образованиях.
Гольмиевый лазер (1,7 мкм) используется при хирургическом лечении заболеваний кожи лица, головы и шеи (кожный рог, невусы, папилломы, фибромы), ронхопатии, гипертрофическом рините, рецидивирующем полипозе носа, рецидивирующих носовых кровотечениях, новообразованиях гортани.

Высокоэнергетические лазеры
Часто применяется сочетание воздействия лазеров с различными длинами волн .
Для разреза кожи и отсепаровки лучше использовать CO2 лазер ,при редрессации печатки перстневидного хряща разрез слизистой оболочки лучше выполнять с помощью YAG-Ho, либо YAG-Er лазеров , а самой хрящевой части печатки ультразвуковым или обычным скальпелем .Использование различных видов воздействия на ткани для резания, сепаровки и иссечения является для больного целесообразным ,нежели чем лишь применение традиционных скальпеля и ножниц.

Вывод:
Применение высокоэнергетических лазеров в ото- риноларингологии позволяет повысить эффектив- ность лечения многих заболеваний ЛОР-органов. Бескровная малоболезненная лазерная хирургия с минимальными реактивными явлениями в послеоперационном периоде и короткий период заживления лазерных ран , позволяют расширить возможности проведения операций в оториноларингологии.

Лазер — это свет, а свет — это жизнь.
О. К. Скобелкин