Свойства лазерного излучения
Изначально слово «лазер» было аббревиатурой, составленной из начальных букв английской фразы «light amplification by stimulated emission of radiation», что означает «усиление света в результате вынужденного излучения». Однако оно настолько прочно вошло в обиход, что из сокращения превратилось в существительное. Лазером обычно называют устройство, создающее и усиливающее интенсивный луч света. В зависимости от конструкции прибора и используемого в нем вещества, через которое проходит свет (это различные кристаллы, газы, полупроводники, жидкости), излучение бывает непрерывным или импульсным, а длина волны лежит в широком диапазоне – от ультрафиолетового света до инфракрасного. Эти характеристики определяют свойства устройств и их назначение.
В отличие от обычного солнечного света лазерное излучение монохроматично, т.е. одноцветно. К примеру, излучение гелий-неонового лазера – красное, аргонового – зеленое, гелий-кадмиевого – синее и т.п. Монохроматичность объясняет избирательность действия: лазер, способный пробуравить стальную пластину, не оставляет на коже человека почти никакого следа. Суть этого явления в том, что луч с определенной длинной волны вызывает изменения лишь в той среде, которая его поглощает.
Второй отличительной чертой лазеров является их когерентность, что в переводе с английского означает согласованность. В обычных световых источниках кванты света выпускаются беспорядочно, а в лазерном излучении их колебания связаны между собой. Когерентность лазеров обусловливает строгую направленность их светового потока.
Еще одна характеристика лазера, важная для медицинской практики, – его интенсивность. В зависимости от нее лазер может по-разному воздействовать на ткани человеческого организма: разрезать их, прижигать («сваривать») или же запускать определенные биохимические процессы, не вызывая повреждений.
Скальпель без лезвия
Лазерная хирургия, когда непрерывное излучение большой мощности используется в качестве скальпеля, уже доказала свои преимущества над хирургией традиционной. В отличие от привычного стального скальпеля, лазер не касается кожи – с тканью взаимодействует только луч света. Это обеспечивает абсолютную стерильность и предупреждает механическое повреждение прилежащих тканей. Режущие свойства лазерного скальпеля всегда постоянны, он не может затупиться ни от времени, ни от соприкосновения с твердым предметом, например, костью. Не менее важно и то, что лазерный луч абсолютно прозрачен и хирург беспрепятственно видит оперируемый участок. Кроме того, лазер производит относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением тканей «сваривает» не крупные кровеносные сосуды по краям раны. Такая методика позволяет уменьшить кровопотерю, риск возникновения осложнений, а также сроки восстановления пациентов после хирургических вмешательств.
Избирательность и направленность
Избирательное действие лазерных лучей наглядно демонстрирует опыт с двойным воздушным шаром. Если вложить зеленый шар внутрь бесцветного и надуть их оба, при «выстреле» рубиновым лазером разорвется только внутренняя (зеленая) оболочка шара, которая хорошо поглощает красное лазерное излучение, тогда как наружный (прозрачный) шар останется целым.
Представить себе степень направленности лазерных лучей можно на следующем примере. Если сине-зеленый луч направить на поверхность Луны, которая находится на расстоянии 400 тыс. км от Земли, то диаметр светового пятна на Луне будет не больше 3 км. То есть на дистанции 130 км лазерный луч расходится меньше, чем на 1 м.
«Сварка» и «прижигание»
Излучение, интенсивность которого на несколько порядков меньше, чем у лазерного скальпеля, не разрезает ткани, а обеспечивает коагуляцию, т.е. свертывание белков. Чаще всего этот тип излучения используют в офтальмологии. Существуют несколько методик лазерной коррекции зрения – «сварки» отслоившейся сетчатки, лечения катаракты, глаукомы и пр. Главное преимущество подобных операций – быстрое восстановление зрения. Так, после лазерной коррекции близорукости зрение приходит в норму в течение нескольких часов. Кроме офтальмологии, лазеры средней мощности применяются в дерматологии и онкологии для «прижигания» патологических образований.
Энергетическая подкачка
В последние годы динамично развивается еще одно направление применения лазеров в медицине – низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ). Доказано, что, не вызывая никаких видимых повреждений тканей, излучение низкой мощности стимулирует различные биохимические и физиологические процессы. Энергетические параметры лазеров, применяемых для НИЛТ, не превышают уровня солнечной радиации на поверхности Земли, их спектральный диапазон длин волн также соответствует солнечному. В основе механизма воздействия на ткани маломощных лазеров лежат процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях. Дело в том, что различные молекулярные структуры, из которых состоит наш организм (нуклеиновые кислоты, ферменты, клеточные мембраны, вода и пр.), поглощая световое излучение, изменяют свое энергетическое состояние. Происходит своеобразная энергетическая подкачка, в результате которой увеличивается метаболическая активность клеток, активизируется их деление, повышается эффективность работы дыхательной цепи митохондрий, улучшается проницаемость мембран.
На уровне целостного организма НИЛТ стимулирует иммунитет, повышает резистентность к различным инфекциям. Ей присущи антиоксидантный, противовоспалительный и противоотечный эффекты. В зависимости от длины волны можно получить бактерицидное или бактериостатическое действие лазерного излучения. НИЛТ нормализует кровоток, улучшая местное кровообращение, что вместе с оптимизацией метаболических реакций обеспечивает скорейшее восстановление тканей. Эту процедуру часто назначают для биостимуляции вялотекущих раневых процессов, трофических язв и др.
Лазеры применяются в военной и строительной промышленности, металлургии, микроэлектронике, геодезии. Есть они и в устройствах, окружающих нас в повседневной жизни: проигрывателях компакт-дисков, сканерах штрих-кода, принтерах. Наука, изучающая применение лазеров, называется квантовой электроникой.
Способы доставки
Низкоинтенсивная лазерная терапия используется в самых разных отраслях медицины: кардиологии, гастроэнтерологии, ортопедии, неврологии, стоматологии, гинекологии. Создано оборудование, при использовании которого есть возможность выбирать, как именно лазерные лучи будут «доставлены» пациенту.
При наружном воздействии лазерный луч (инфракрасного спектра) способен проникать через неповрежденную кожу на глубину до 5–7 см, воздействуя на органы, сосуды, нервы, болевые зоны и акупунктурные точки. Внутриполостной путь предполагает подведение лазерного луча к слизистой оболочке при помощи специальных насадок из световолокна. При этом с успехом используется как красное, так и инфракрасное излучение. Существует и внутривенное лазерное облучение крови, которое, как правило, проводится в условиях интенсивной терапии. В вену вводят тонкий световод, через который и передается лазерное излучение.
НИЛТ может быть как самостоятельным методом лечения, так и дополнением к медикаментозной терапии. При этом чувствительность организма к лекарственным средствам увеличивается, что позволяет уменьшить их дозировки, а иногда и вовсе отказаться от фармпрепаратов.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
