Лазерные методы лечения в офтальмологии. Использование лазера в офтальмологии консервативные и хирургические методы. Лазерная хирургия - наиболее радикальный метод. Заключается в иссечении опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным излучением.

В издании обобщены важнейшие вопросы современной лазерной офтальмологии. Впервые подробно представлены история применения лазеров в офтальмологии и проблемы безопасности.

Основные главы: История применения лазеров в офтальмологии. Проблемы безопасности при работе с лазерами. Оптические элементы для лазерной офтальмологии. Оптическая когерентная томография в диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва. Адаптивная оптика и ее практическое применение в диагностике заболеваний глазного дна. Обоснование использования энергии лазерного излучения в офтальмологии и механизмы его взаимодействия с глазными тканями. Физические аспекты взаимодействия лазерного излучения с тканями фиброзной оболочки глаза. Лазерные методы заболеваний роговой оболочки глаза. Лазерная микрохирургия пленчатых мембран в области иридохрусталиковой диафрагмы. Лазерные реконструктивные вмешательства на радужке. Лазерная микрохирургия глауком. Лазерные транссклеральные циклодеструктивные вмешательства при глаукомах. Лазерные методы лечения диабетической ретинопатии. Лазерная профилактика и лечение отслоек сетчатки. Лазерное лечение ретиношизиса. Полупроводниковые лазеры в офтальмологии. Фотодинамическая терапия субретинальных неоваскулярных мембран. Субпороговые технологии лазерного лечения макулярной патологии (транспупиллярная термотерапия, субпороговая микроимпульсная лазеркоагуляция). Лазеры в лечении центральной серозной хориоретинопатии. Лазерная хирургия стекловидного тела. Лазерные технологии в хирургии стеклоотводящих путей. Лазерные технологии в офтальмоонкологии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Кубанский государственный университет"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Физико-технический факультет

Кафедра физики и информационных систем

Курсовая работа

Применение лазеров в офтальмологии

Работу выполнил

Семенов Евгений Евгеньевич

Направление 010700- Физика

Научный руководитель

Нормоконтролер

канд. пед. наук, доц. Л.Ф. Добро

Краснодар 2013

Курсовая работа: 51 с., 25 рис., 3 таблицы, 8 источников.

Лазеры, используемые в медицине, органы зрения, современные методы коррекции зрения.

Объектом исследования данной курсовой работы являются лазеры используемые в офтальмологии.

Целью данной работы является изучение механизма лечения органов зрения с помощью лазеров.

В результате выполнения курсовой работы были изучены механизмы лечения органов зрения с помощью разнообразных лазеров. Рассмотрены перспективы диагностики органов зрения. Проведены сравнения лазеров используемых для коррекции зрения.

• Введение
• 1. История открытия лазеров
• 1.1 Открытие лазеров
• 1.2 Свойства лазеров
• 2.3 Методы коррекции зрения
• 3. Органы зрения
• 3.3 Современные методы коррекции зрения с помощью лазеров
• Заключение
• Список использованных источников
• Введение
• Первой отраслью медицины, в которой нашли применение лазеры, была офтальмология. Слово "LASER" является аббревиатурой от английского "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Активная среда (кристаллы, газы, растворы, полупроводники) чаще всего определяет тип лазера (например, рубиновый, аргоновый, диодный и др.).
• Офтальмология - область медицины, изучающая глаз, его анатомию, физиологию и болезни, а также разрабатывающая методы лечения и профилактики глазных болезней.
• Лазерное излучение характеризуется когерентностью и монохроматичностью. Поскольку лучи лазера почти параллельны, то с расстоянием световой пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре. Монохроматичность и параллельность света лазера позволяет с его помощью избирательно и локально воздействовать на различные биологические ткани.
• Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.
• Целью данной работы является изучение механизма лечения болезней связанных со зрительным органом с помощью лазеров. При этом существенно важным является изучение следующих механизмов:
• - изучить механизмы лечения органов зрения с помощью лазеров;
• - рассмотреть перспективы лечения и диагностики органов зрения с помощью лазеров.
• 1. История открытия лазеров
• 1.1 Открытие лазеров
• Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника.
• Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля; для некоторых лазеров на неодимовом стекле.
• Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза. Слово "лазер" образовано из начальных букв длинной фразы на английском языке, означающей в дословном переводе: "усиление света с помощью вынужденного излучения".
• "Ученые давно обращали внимание на явление самопроизвольного испускания света атомами, - пишет в книге "Мир физики" М.М. Колтун, - происходящее благодаря тому, что возбужденный каким-либо способом электрон вновь возвращается с верхних электронных оболочек атома на нижние. Недаром явление химической, биологической и световой люминесценции, вызванное такими переходами, издавна привлекало исследователей своей красотой и необычностью. Но свет люминесценции слишком слаб и рассеян, Луны ему не достичь..."
• Рисунок 1 - Схема работы лазера
• 1 -- активная среда; 2 -- энергия накачки лазера; 3 -- непрозрачное зеркало; 4 -- полупрозрачное зеркало; 5 -- лазерный луч.
• Каждый атом при люминесценции испускает свой свет в разное время, не согласованное с атомами-соседями. В результате возникает хаотичное вспышечное излучение. У атомов нет своего дирижера!
• В 1917 году Альберт Эйнштейн в одной из статей теоретически показал, что согласовать вспышки излучения отдельных атомов между собой позволило бы... внешнее электромагнитное излучение. Оно может заставить электроны разных атомов одновременно взлететь на одинаково высокие возбужденные уровни. Этому же излучению нетрудно сыграть роль и спускового крючка при "световом выстреле": направленное на кристалл, оно может вызвать одновременное возвращение на исходные орбиты сразу нескольких десятков тысяч возбужденных электронов, что будет сопровождаться могучей ослепительно яркой вспышкой света, света практически одной длины волны, или, как говорят физики, монохроматического света.
• Работа Эйнштейна была почти забыта физиками: исследования по изучению строения атома занимали тогда всех значительно больше.
• В 1939 году молодой советский ученый, ныне профессор и действительный член Академии педагогических наук В.А. Фабрикант вернулся к введенному Эйнштейном в физику понятию вынужденного излучения. Исследования Валентина Александровича Фабриканта заложили прочный фундамент для создания лазера. Еще несколько лет интенсивных исследований в спокойной мирной обстановке, и лазер был бы создан". Но это произошло только в пятидесятые годы благодаря творческой работе советских ученых Прохорова, Басова и американца Чарльза Харда Таунса (1915).
• Александр Михайлович Прохоров (1916-2001) родился в Атортоне (Австралия) в семье рабочего революционера, бежавшего в 1911 году в Австралию из сибирской ссылки. После Великой Октябрьской социалистической революции семья Прохорова возвратилась на родину в 1923 году и через некоторое время поселилась в Ленинграде.
• В 1934 году здесь Александр окончил среднюю школу с золотой медалью. После школы Прохоров поступил на физический факультет Ленинградского государственного университета (ЛГУ), который оканчивает в 1939 году с отличием. Далее он поступает в аспирантуру Физического института имени П.Н. Лебедева АН СССР. Здесь молодой ученый занялся исследованием процессов распространения радиоволн вдоль земной поверхности. Им был предложен оригинальный способ изучения ионосферы с помощью радиоинтерференционного метода.
• 1981 год -- исследователь Рангасвани Шринивасон обнаружил, что излучение эксимерного лазера способно производить сверхточные разрезы живой ткани, при этом, не повреждая окружающие ткани высокими температурами. Принцип воздействия излучения ультрафиолетового диапазона на органическое соединение заключается в разъединении межмолекулярных связей и, как результат, перевод части ткани из твердого состояния в газообразное (фотоабляция -- испарение).
• 1981 год -- начинается сотрудничество с офтальмологами для усовершенствования лазерной системы и применения его для воздействия на роговице глаза.
• 1985 год -- в Берлине была произведена первая лазерная коррекция зрения по методике ФРК (PRK) с использованием эксимерного лазера. Все современные эксимерные лазеры, используемые в офтальмологии, работают в одном диапазоне длин волн, в импульсном режиме (обычно -- с частотой 100 Гц и длиной импульса около 10 нс, иногда эти значения могут достигать 200 Гц и 30 нс) и различаются только формой лазерного пучка (сканирующая щель или летающая точка (пятно)) и составом активного тела (инертного газа). Лазерный пучок, в поперечном разрезе представляющий собой щель или пятно, перемещается по определенной траектории, постепенно снимая (испаряя) слои роговицы, исходя из заданных параметров, и придавая ей новую форму. Температура в зоне абляции практически не повышается (не более 5°-6°) вследствие кратковременности воздействия. С каждым импульсом лазер удаляет слой, толщиной 0,25 мкм (приблизительно 1/500 часть толщины человеческого волоса). Такая точность позволяет добиваться идеального результата лазерной коррекции зрения.
• 1.2 Свойства лазеров
• Лазерные лучи -- это электромагнитные волны, обладающие весьма своеобразными, можно сказать, уникальными свойствами. Здесь мы остановимся вкратце на четырех особенностях лазерного излучения. К ним относится, прежде всего, очень высокая направленность светового луча. Угол его расходимости примерно в 10000 раз меньше, чем луча хорошего прожектора. На поверхности Луны лазерный луч создает пятно диаметром около 10 км.
• Благодаря высокой направленности энергия лазерного луча может передаваться на очень большие, в том числе и космические, расстояния. Это создает основу для осуществления связи, передачи по лазерному лучу как телефонных разговоров, так и телевизионных изображений.
• При этом мощность передатчика (лазера) может быть в десятки и сотни тысяч раз меньше мощности обычных радиостанций. В будущем лазерный луч будет использоваться и для передачи энергии.
• Второе уникальное свойство лазерного луча -- его монохроматичность, т. е. необычайно узкий спектральный состав. Спектральная ширина его излучения во много раз меньше, чем у всех других источников света и радиоволн. Приведем простейший пример. Ширина линии люминесценции рубина равна ~3-10и Гц.
• В спектроскопии такая линия считается узкой. В то же время в лучших лазерах удается получить полосу излучения, ширина которой всего несколько герц.
• Необычайно высокая монохроматичность лазерного излучения широко используется для решения важнейших научных и технических проблем.
• Не следует думать, что высокая монохроматичность свойственна всем типам лазеров. В ряде случаев (полупроводниковые лазеры, лазеры на растворах красителей) полоса излучений весьма широка, что также может быть использовано на практике.
• Третье важнейшее свойство лазерного луча -- его высокая когерентность. Фазы различных электромагнитных волн, выходящих за пределы резонатора, или одинаковы, или взаимосогласованы. Испускание всех других источников света некогерентно. Отметим, однако, что в радиообласти спектра многие источники излучения дают именно когерентное излучение.
• Чтобы представить себе, что такое _ когерентность, проведем следующий простой эксперимент. Бросим на поверхность воды два камня. Вокруг каждого из них образуется волна, распространяющаяся во всех направлениях. В точках соприкосновения волн возникает интерференционная картина, сложение волн. В результате в некоторых местах амплитуда колебаний удвоится, в других -- станет равной нулю (волны погасят друг друга). В данном случае волны когерентны.
• Бросим теперь в воду горсть песка. На поверхности волн образуется рябь, отдельные песчинки падают в воду в случайные моменты времени, интерференции не будет. Волны, вызываемые песчинками, некогерентны.
• Можно привести и другой наглядный пример. Если по мосту идет много случайных прохожих, то никаких особых эффектов не наблюдается. Если же по нему проходит группа людей, шагающих в ногу, то мост может начать сильно колебаться и при наличии резонанса даже разрушиться. В первом случае удары ног людей хаотичны, воздействие на мост некогерентно, во втором случае оно согласованно, когерентно.
• В одной из первых научно-популярных брошюр, посвященных квантовой электроники, дается очень удачное объяснение понятия когерентности: "В раскаленной нити лампы накаливания, в ярком светящемся шнуре ртутной лампы царит полный хаос. То здесь, то там вспыхивают возбужденные атомы, испускающие длинные цуги световых волн. Эти вспышки отдельных атомов никак не согласованы между собой. Свечение таких источников напоминает гул неорганизованной, чем-то возбужденной толпы. Совсем иная картина в (квантовом) генераторе света. Здесь все похоже на стройный хор -- сначала вступают одни хористы, затем другие, и сила звучания могуче нарастает. Хор грандиозен по числу участников, как это бывает на праздниках песни в Прибалтике.
• Расстояния между отдельными группами хористов настолько велики, что слова песни долетают с заметным запозданием от одной группы к другой. Дирижера нет, но это не мешает стройности общего звучания, так как хористы сами подхватывают песню в нужные моменты. То же происходит и с атомами генератора света. Цуги волн, испускаемых отдельными атомами, согласованы друг с другом благодаря явлению индуцированного излучения. Каждый возбужденный атом начинает свою "песню" в унисон с дошедшей до него "песней" другого атома. Вот это и есть когерентность".
• Когерентность широко используется в голографии, интерферометрии и во многих других отраслях науки и техники. Ранее, до появления лазеров, малоинтенсивные когерентные волны в видимой области спектра создавались только искусственно, путем разделения одной волны на несколько.
• Сказанного достаточно, чтобы понять всю специфичность лазерного излучения. Энергия этого излучения обладает несравненно более высоким качеством, чем энергия источников накачки. Лазерная энергия может быть предельно сконцентрирована и передана на значительные расстояния. Лазерный луч является самым емким носителем информации, принципиально новым средством ее передачи и обработки. Лазерный луч можно сфокусировать в очень малом объеме, например в сфере диаметром 0,1 мм.
• Различные лазеры обладают разной интенсивностью и длительностью свечения -- от очень малых до очень больших. Выбор типа лазеров для его практического использования зависит от поставленной задачи. Есть лазеры непрерывного действия. Однако большинство лазерных систем излучает отдельные световые импульсы или целую серию импульсов.
• Длительности импульсов также различны. В режиме свободной генерации длительность генерации близка к длительности свечения ламп накачки 10 -4 -10 -3 с. В так называемых моноимпульсных генераторах длительность свечения ~10 -8 с. В последнее время разработаны генераторы пикосекундной длительности (10 -12 -10 -10 с). Для сокращения длительности импульсов излучения внутрь резонатора лазера вставляют обычно различные управляющие устройства.
• Широкое распространение получили сейчас гелий-неоновые лазеры непрерывного действия. Они излучают чаще всего красный свет. Мощность лазера 0,002--0,020 Вт, что во много раз меньше мощности лампочки карманного фонаря.
• Газовые непрерывные лазеры на смеси СО2+N2+Не, работающие в невидимой инфракрасной области спектра (лямбда ~10 мкм), имеют мощности в миллион раз больше (порядка сотен и тысяч ватт). Чтобы оценить возможности этих лазеров, нужно вспомнить из школьного курса физики, что для плавления 1 см 3 металла необходимо ~50 Дж.
• Если мощность лазерного луча 500 Вт, то в принципе он может расплавить за 1 с ~ 10 см 3 металла. Реальные цифры, достигаемые на опыте, существенно меньше, так как значительная доля световой энергии, падающей на поверхность металла, отражается от нее.
• Мощности, полученные в рубиновом лазере или лазере на неодимовом стекле, намного больше. Правда, длительность свечения мала. С помощью этих устройств нетрудно получить энергию 50 Дж за время -- 0,0001 с. Это соответствует мощности 500 тыс. Вт. В моноимпульсных и пикосекундных лазерах возможны мощности лазеров в тысячи и миллионы раз выше. Это намного превосходит спектральные яркости всех других источников света, в том числе и Солнца на его поверхности.
• Заметим, что понятие мощности говорит о концентрации энергии во времени, о способности системы произвести значительное действие в заданный (обычно короткий) промежуток времени. Огромные мощности некоторых типов лазеров еще раз свидетельствуют о высоком качестве лазерной энергии.
• Можно, например, получить в считанные мгновения плотности энергии, превышающие плотности энергии ядерного взрыва. С помощью лазеров такого типа удается получить температуры, равные десяткам миллионов градусов, давления порядку 100 млн. атмосфер. С помощью лазеров получены самые высокие магнитные поля и т. д.
• 2. Лазеры, используемые в медицине
• лазер глаз медицина зрение
• 2.1 Лазеры, применяемые в медицине

С практической точки зрения, особенно для использования в медицине, лазеры классифицируют по типу активного материала, по способу питания, длине волны и мощности генерируемого излучения.

Активной средой может быть газ, жидкость или твердое тело. Формы активной среды также могут быть различными. Чаще всего для газовых лазеров используются стеклянные или металлические цилиндры, заполненные одним или несколькими газами. Примерно так же обстоит дело и с жидкими активными средами, хотя часто встречаются прямоугольные кюветы из стекла или кварца. Жидкостные лазеры -- это лазеры, в которых активной средой являются растворы определенных соединений органических красителей в жидком растворителе (воде, этиловом или метиловом спиртах и т.п.).

В газовых лазерах активной средой являются различные газы, их смеси или пары металлов. Эти лазеры разделяются на газоразрядные, газодинамические и химические. В газоразрядных лазерах возбуждение осуществляется электрическим разрядом в газе, в газодинамических -- используется быстрое охлаждение при расширении предварительно нагретой газовой смеси, а в химических -- активная среда возбуждается за счет энергии, освобождающейся при химических реакциях компонентов среды. Спектральный диапазон газовых лазеров значительно шире, чем у всех остальных типов лазеров. Он перекрывает область от 150 нм до 600 мкм.

Эти лазеры имеют высокую стабильность параметров излучения по сравнению с другими типами лазеров.

Лазеры на твердых телах имеют активную среду в форме цилиндрического или прямоугольного стержня. Таким стержнем чаще всего является специальный синтетический кристалл, например рубин, александрит, гранат или стекло с примесями соответствующего элемента, например эрбия, гольмия, неодима. Первый действующий лазер работал на кристалле рубина.

Разновидностью активного материала в виде твердого тела являются также полупроводники. В последнее время благодаря своей малогабаритности и экономичности полупроводниковая промышленность очень бурно развивается. Поэтому полупроводниковые лазеры выделяют в отдельную группу.

Итак, соответственно типу активного материала выделяют следующие типы лазеров:

Газовые;

Жидкостные;

На твердом теле (твердотельные);

Полупроводниковые.

Тип активного материала определяет длину волны генерируемого излучения. Различные химические элементы в разных матрицах позволяют выделить сегодня более 6000 разновидностей лазеров. Они генерируют излучение от области так называемого вакуумного ультрафиолета (157 нм), включая видимую область (385-760 нм), до дальнего инфракрасного (> 300 мкм) диапазона. Все чаще понятие "лазер", вначале данное для видимой области спектра, переносится также на другие области спектра.

Таблица 1 - лазеры применяемые в медицине.

Тип лазера	Агрегатное состояние активного вещества	Длина волны, нм	Диапазон излучения
			Инфракрасный
YAG:Er YSGG:Er YAG:Ho YAG:Nd	Твердое тело	2940 2790 2140 1064/1320	Инфракрасный
Полупроводниковый, например арсенид галлия	Твердое тело (полупроводник)		От видимого до инфракрасного
Рубиновый	Твердое тело
Гелий-неоновый (He-Ne)			Зеленый, ярко-красный, инфракрасный
На красителях	Жидкость	350-950 (перестраиваемая)	Ультрафиолет - инфракрасный
На парах золота
На парах меди			Зеленый/желтый
Аргоновый			Голубой, зеленый
Эксимерный: ArF KrF XeCI XeF			Ультрафиолет

Например, для более коротковолнового излучения, чем инфракрасное, используется понятие "рентгеновские лазеры", а для более длинноволнового, чем ультрафиолетовое, -- понятие "лазеры, генерирующие миллиметровые волны"

В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубе. В большинстве газовых лазеров используется смесь гелия и неона (HeNe), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого красного цвета. Впервые такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по конструкции и свойствам.

Например, С02-газовый лазер излучает длину волны 10,6 мкм в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра. Основные длины волн излучения аргонового лазера -- 488 и 514 нм.

Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в твердой матрице. Одним из примеров является неодим (Кё)-лазер. Термин АИГ является сокращением для кристалла -- алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с длиной волны 1,064 мкм. Вспомогательные устройства, которые могут быть как внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон. В качестве лазерных сред могут использоваться различные кристаллы с разными концентрациями ионов-активаторов: эрбия (Ег3+), гольмия (Но3+), тулия (Тт3+).

Выберем из этой классификации лазеры, наиболее пригодные и безопасные для медицинского использования. К более известным газовым лазерам, используемым в стоматологии, относятся С02-лазеры, He-Ne-лазеры (гелий-неоновые лазеры). Представляют интерес также газовые эксимерные и аргоновые лазеры. Из твердотельных лазеров наиболее популярным в медицине является лазер на YAG:Er, имеющий в кристалле эрбиевые активные центры. Все чаще обращаются к лазеру на YAG:Ho (с гольмиевыми центрами). Для диагностического и терапевтического применения используется большая группа как газовых, так и полупроводниковых лазеров. В настоящее время в производстве лазеров в качестве активной среды используется свыше 200 видов полупроводниковых материалов.

Таблица 2 - характеристики разнообразных лазеров.

Фирма, модель/Страна	Средняя мощность, Вт	Радиус операционного поля, м	Минимальный размер пятна ткани, мкм	Потребляемая мощность, Вт
Coherent. США/ Ultrapulse 5000с
Sharplan. Израиль/40С
DEKA. Итапия/Smartoffice
Mattioli. Итэлия/Eagle 20
Lasering. Италия/Slim
КБП. Россия/Ланцет-2
NIIC. Япония/NIIC 15

Лазеры можно классифицировать по виду питания и режиму работы. Здесь выделяются устройства непрерывного или импульсного действия. Лазер непрерывного действия генерирует излучение, выходная мощность которого измеряется в ваттах или милливаттах.

При этом степень энергетического воздействия на биоткань характеризуется:

Плотностью мощности - отношение мощности излучения к площади сечения лазерного пучка р = P/s].

Единицы измерения в лазерной медицине -- [Вт/см 2 ], [мВт/см 2 ];

Дозой излучения П, равной отношению произведения мощности излучения [Р и времени облучения к площади сечения лазерного пучка. Выражается в [Вт * с/см 2 ];

Энергией [Е= Рt] -- произведение мощности на время. Единицы измерения -- [Дж], т.е. [Вт с].

С точки зрения мощности излучения (непрерывной или средней) медицинские лазеры делятся на:

Лазеры малой мощности: от 1 до 5 мВт;

Лазеры средней мощности: от 6 до 500 мВт;

Лазеры большой мощности (высокоинтенсивные): более 500 мВт. Лазеры малой и средней мощности причисляют к группе так называемых биостимулирующих лазеров (низкоинтенсивных). Биостимулирующие лазеры находят все более широкое терапевтическое и диагностическое использование в экспериментальной и клинической медицине.

С точки зрения режима работы лазеры делятся на:

Режим излучения непрерывный (волновые газовые лазеры);

Режим излучения смешанный (твердотельные и полупроводниковые лазеры);

Режим с модуляцией добротности (возможен для всех типов лазеров).

2.2 Лазеры, используемые для коррекции зрения

Эксимер-лазерная установка ALLEGRETTO Wave Eye-Q

Рисунок 2 - Лазерная установка Allegretto Wave Eye-Q

Лазерная установка Allegretto Wave Eye-Q обладает частотой импульса 400 Гц, что делает ее одной из самых быстрых систем в мире, позволяя значительно сократить время проведения эксимер-лазерной коррекции зрения. Более краткое воздействие на роговицу способствует максимально быстрому реабилитационному периоду и отличным послеоперационным показателям. Лазерный луч в установке Allegretto Wave Eye-Q имеет сверхтонкую, гладкую форму, что дает возможность добиваться не только идеальной поверхности роговицы, но и свести к минимуму восстановительный период. Оптическая система лазерной установки Allegretto Wave Eye-Q полностью изолирована, поэтому исключено влияние таких факторов, как влажность, температура помещения.

Границы применения лазера Allegretto Wave Eye-Q:

Близорукость от -0,5 D до -14,0 D; - дальнозоркость от +0,5 D до +6,0 D;

Астигматизм от ±0,5 D до ±6,0 D;

В лазерной установке All Wave Eye-Q реализованы самые современные технологии:

Perfect Pulse Technology ("совершенный импульс") -- технология сохранения ткани.

Wavefront-optimized технология сохранения естественной формы роговицы, без лишнего уплощения, что предотвращает появление сферических искажений.

Topography guided -- топографическая абляция.

Персонифицированная абляция Wavefront Guided -- фиксирует все имеющиеся в оптической системе искажения.

Eye tracker -- трехмерная система слежения за глазом.

Neurotrack -- система контроля за вращательными движениями глаза.

Эксимер Allegretto -- единственная на сегодня эксимер-лазерная система, которая соединена с оптическими топографическими приборами: роговичным топографом Topolyzer, диагностической станцией Oculyzer, аберрометром Analyzer. Уникальность системы -- в возможности соединения и с фемтосекундным лазером, что позволяет проводить лазерную коррекцию по методу ИнтраЛасик.

Эксимер-лазерные системы VISX Star S

Рисунок 3 - Установка для коррекции зрения VISX Star S

Установка для коррекции зрения VISX Star S имеет массив семи лучей, форму "сканирующего пятна", которые позволяют добиваться идеальной гладкости роговичного среза. Массив из семи лучей одновременно покрывает большие участки роговицы, что обеспечивает быстрое и эффективное испарение. Офсетный модуль сканирования, включенный в лазер этих моделей, позволяет одномоментно корригировать гиперметропию, смешанный астигматизм и неправильный астигматизм, связанный с перенесенными ранее неудачными рефракционными операциями.

Рисунок 4 - Установка коррекции зрения VISX Star S

В лазере есть система слежения за глазом, которая фиксирует незначительные смещения центра зрачка во время коррекции, и не дает лазерному лучу в течение коррекции отклоняться от расчетной зоны.

Границы применения лазера VISX Star S:

Близорукость (миопия) до -15,0 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +4,0 D - Астигматизм до ±3,0 D

Лазер VISX Star S4 IR

Рисунок 4 - Лазер VISX Star S4 IR

Лазер VISXStarS4 IR существенно отличается от других моделей -- он позволяет проводить эксимер-лазерную коррекцию пациентам с осложненными формами близорукости, дальнозоркости и аберрациями (искажениями) более высоких порядков.

Новый комплексный подход, реализованный в установке VISX Star S4 IR, позволяет гарантировать максимально сглаженную поверхность роговицы, формируемую в процессе лазерной коррекции, отслеживать возможные незначительные движения глаза пациента в ходе операции, максимально компенсировать сложнейшие искажения всех оптических структур глаза. Такие характеристики эксимерного лазера существенно снижают вероятность послеоперационных осложнений, значительно сокращают реабилитационный период, и гарантируют высочайшие результаты.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -16 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D - Сложный астигматизм до 6 D

Эксимер-лазерная установка NIDEK "EС-5000"

Рисунок 5 - Лазерная установка NIDEK EC-5000

Лазерной луч эксимерного лазера NIDEK EC-5000 имеет форму "сканирующей щели". NIDEK EC-5000 оборудована системой сохранения работоспособности газов, поэтому обладает стабильными характеристиками излучения. Лазер NIDEK EC-5000 обеспечивает высокую точность, прост в эксплуатации, абсолютно безопасен для роговой оболочки глаза. Предназначен для проведения лазерной коррекции по методикам ФРК и ЛАСИК. В ходе операции при помощи модели лазера NIDEK EC-5000 с принципом "сканирующая щель" воздействию подвергается вся роговица. Луч "сканирующей щели" позволяет сохранить правильность сферичной формы роговицы, изменив ее оптическую силу.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -15 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D

Астигматизм до 6 D

Фемтосекундные лазеры

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight обладает самой высокой скоростью формирования роговичного лоскута - всего за 6 секунд, в то время как другие модели лазеров формируют стандартный лоскут за 20 секунд. В процессе эксимер-лазерной коррекции фемтосекундный лазер FS200 WaveLight создает роговичный лоскут путем приложения очень быстрых импульсов лазерного излучения.

Фемтосекундный лазер использует луч инфракрасного света для точного отделения ткани на заданной глубине с помощью процесса, называемого "фоторазрыв". Импульс лазерной энергии фокусируется в точном месте внутрироговицы, тысячи лазерных импульсов располагаются рядом для создания плоскости разреза. За счет нанесения по определенному алгоритму и на определенной глубине в роговице множества лазерных импульсов представляется возможным выкроить роговичный лоскут любой формы и на любой глубине. То есть, уникальные характеристики фемтосекундного лазера, дают возможность офтальмохирургу формировать роговичный лоскут, полностью контролируя его диаметр, толщину, центровку и морфологию, при минимальном нарушении архитектуры.

Чаще всего фемтосекундный лазер применяется в ходе эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик, которая отличается от других методик тем, что роговичный лоскут формируется с помощью лазерного луча, а не механического микрокератома. Отсутствие механического воздействия увеличивает безопасность проведения лазерной коррекции и в несколько раз снижает риск появления приобретенного послеоперационного роговичного астигматизма, а также позволяет проводить лазерную коррекцию пациентам с тонкой роговицей.

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight объединен в единую систему с эксимерным лазером Allegretto, и поэтому время проведения процедуры эксимер-лазерной коррекции, с использованием этих двух лазерных установок, - минимальное. Благодаря своим уникальным свойствам по созданию индивидуального роговичного лоскута, фемтосекундный лазер также успешно применяется в ходе проведения кератопластики при формировании роговичного туннеля для последующей имплантации внутри стромального кольца.

Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Рисунок 6 - Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 (Alcon) обладает высокой частотой и малой продолжительностью импульсов. Продолжительность одного импульса измеряется фемтосекундами (одна триллионная часть секунды, 10-15с), что позволяет разделять слои роговицы на молекулярном уровне без выделения тепла и механического воздействия на окружающие ткани глаза. Процесс формирования лоскута, для проведения лазерной коррекции зрения, при помощи фемтосекундного лазера FS60 происходит за несколько секунд, абсолютно бесконтактно (без разреза роговицы). Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 входит в завершенную линейку оборудования системы iLasik. Он работает совместно с эксимерным лазером VISX Star S4 IR и аберрометром WaveScan. Этот комплекс дает возможность проводить лазерную коррекцию зрения, учитывая малейшие особенности зрительной системы пациента.

Микрокератомы

Результат лазерной коррекции зависит от многих параметров. Это и опыт специалиста, и применяемая методика лечения и лазер используемый в ходе коррекции. Но не менее значим в процессе лечения такой прибор, как микрокератом. Микрокератом необходим для проведения эксимер-лазерной коррекции по методике ЛАСИК. Особенность микрокератомов, работающих в клиниках "Эксимер", -- высочайшая безопасность. Они могут работать в автономном режиме, вне зависимости от электроснабжения. В процессе лечения по методике ЛАСИК воздействию подвергаются не внешние слои роговицы, а внутренние. Для того, чтобы отделить верхние слои роговицы, и нужен микрокератом. В клинике "Эксимер" используют микрокератомы всемирно известной фирмы "Moria". Она, одной из первых, стала выпускать не ручные, а автоматические модели, которые позволили минимизировать риски при проведении эксимер-лазерной коррекции и существенно повысить ее качество.

Moria Evolution 3

Данный тип микрокератома позволяет осуществить подготовительную стадию перед эксимер-лазерной коррекцией зрения (а именно -- формирование лоскута) наименее болезненно для пациента и снизить состояние дискомфорта до минимума. Прибор оснащен многоразовыми головками, фиксирующими вакуумными кольцами, а также непосредственно автоматическим кератомом ротационного типа. Конструкция колец и головок микрокератома позволяет гибко настраивать оборудование под индивидуальные особенности глаза пациента, что приводит к более точным и гарантированным результатам.

Эпикератом Epi-K

Рисунок 7 - Эпикератом Epi-K

Эпикератом Epi-K используется для отделения эпителия роговицы от Боуменовой мембраны, оставляя чистую оптическую зону для лазерной абляции. Благодаря уникальной конструкции эпикератома формируется эпителиальный лоскут меньшей толщины при минимальном сопротивлении ткани. В процессе лазерной коррекции эпикератом медленно скользит вдоль роговицы, рассекая эпителий с базальным слоем, но, не разрезая Боуменову мембрану. Во время операций с использованием Epi-K случаев повреждения стромы не выявлено.

В отличие от других микрокератомов, эпикератом Epi-K снабжен одноразовой пластиковой головкой с аппланационной пластиной, предназначенной для продавливания (аппланации) эпителия. Эпикератом Epi-K чаще всего применяется для проведения коррекции зрения по методике Эпи-ласик. В процессе коррекции зрения по методике Эпи-ласик лучше сохраняется структурная целостность роговицы, обеспечивается более короткий период восстановления зрительных функций, уменьшается риски возникновения "хейзов" (помутнений роговицы) по сравнению с ФРКи ЛАСЕК.

2.3 Методы коррекции зрения

Первый радикальный метод исправления зрения - радиальная кератотомия, появился в 30-х годах прошлого столетия. Суть данного метода состояла в том, что на роговице глаза специальным алмазным ножом наносились неглубокие насечки до 30% толщины роговицы (от зрачка к периферии роговицы), которые впоследствии срастались. Благодаря этому происходило изменение формы роговицы и ее преломляющей силы, вследствие чего зрение улучшалось -- это было огромным плюсом данной технологии. Минусов же у этого метода было больше. Инструмент хирурга был далек от микронной точности, поэтому рассчитать необходимое количество и глубину насечек, спрогнозировать результат операции было достаточно сложно. Кроме того, эта методика требовала длительного срока реабилитации: пациенту приходилось лежать в больнице, исключая физические нагрузки и перенапряжения. Помимо этого заживление насечек происходило у каждого по-разному, в зависимости от индивидуальной скорости регенерации, зачастую сопровождаясь осложнениями. Впоследствии были ограничения на физические нагрузки.

Рисунок 8 - Хирург-офтальмолог Святослав Федоров.

Этот метод исправления зрения был очень популярен особенно в 80-е годы. У нас в России эта методика связана с именем Святослава Федорова -- это был первый шаг, однако большое количество недостатков этого метода потребовало развития новых методик.

Врачи-офтальмологи во всем мире ведут отсчет истории эксимерного лазера с 1976 года. Тогда медики заинтересовались разработкой корпорации IBM, специалисты которой использовали лазерный луч для нанесения гравировки на поверхность компьютерных микро-чипов. Методика нанесения гравировки требовала колоссальной точности. Ученые провели серию исследований, которые показали, что использование лазерного пучка и возможность его контроля по глубине и диаметру зоны воздействия могут найти широкое применение в высокоточной медицине, и в особенности в рефракционной хирургии. Можно сказать, что с этого момента началось триумфальное шествие эксимерного лазера -- технологии, являющейся сегодня одной из самых надежных методик восстановления зрения.

ФРК - фоторефракционная кератэктомия.

Рисунок 9 - Область применения ФРК.

Первая коррекция зрения по методу ФРК была проведена в 1985 году и была первой попыткой в офтальмологии использовать эксимерный лазер. Технология фоторефракционной кератэктомии представляла собой бесконтактное воздействие эксимерным лазером на поверхностные слои роговицы, не влияя на внутренние структуры глаза.

При коррекции по методу ФРК микроискажение происходит с наружного слоя роговицы. После коррекции зрения по методике ФРК процесс заживления тканей роговицы продолжается достаточно долго. Длительное время пациент вынужден использовать глазные капли. Вмешательство при помощи такого метода не выполняется сразу на оба глаза.

Границы применения метода ФРК: - близорукость от -1.0 до -6.0 диоптрий, - дальнозоркость до +3.0 диоптрий, - астигматизм от -0.5 до -3.0 диоптрий.

ЛАСИК (лазерный кератомилез). Лазерная коррекция по методике ЛАСИК появилась в 1989 году. Основным преимуществом этой технологии явилось то, что поверхностные слои роговицы не затрагивались, а испарение происходило из средних слоев роговичной ткани. В ходе коррекции используются специальные приборы -- микрокератомы, при помощи которых верхние слои роговицы приподнимаются, и освобождают средние слои для лазерного воздействия.

Рисунок 10 - Область применения ЛАСИК.

Преимущества лазерной коррекции по методике ЛАСИК: выполняется амбулаторно, быстрый восстановительный период, возможность проведения процедуры сразу на оба глаза, сохранение анатомии слоев роговицы (коррекция по методике ЛАСИК считается одной из самых щадящих процедур), безболезненность, стабильность результатов.

Границы применения метода ЛАСИК: - миопия -15,0 D, - миопический астигматизм -6,0 D, - гиперметропия +6 D, - гиперметропический астигматизм +6 D.

ЛАСЕК (лазерная эпителиокератэктомия). В 1999 году получила распространение еще одна методика коррекции зрения -- ЛАСЕК. Ее основателем считают итальянского офтальмолога Массимо Камелина. В основном ЛАСЕК применяется в случаях, когда роговица пациента слишком тонкая, чтобы проводить ЛАСИК. Методика ЛАСЕК -- модификация устаревшей методики ФРК.

Рисунок 11 - Область применения ЛАСЕК.

Суть процедуры заключается в сохранении эпителиального слоя и покрытии сформированным эпителиальным лоскутом послеоперационной поверхности роговицы. Этот метод более болезненный, чем ЛАСИК и процесс восстановления более длительный.

Границы применения: - близорукость до -8 D, - дальнозоркость до +4 D, - астигматизм до 4 D.

Эпи-Ласик. Методика Эпи-ЛАСИК была впервые применена в 2003 году. Она успешно применяется в медицинской практике, в тех случаях, когда есть противопоказания к широко известному методу ЛАСИК.

Рисунок 12 - Область применения Эпи-ЛАСИК.

Преимущества метода Эпи-ЛАСИК: быстрое восстановление зрительных функций; сохранение целостности структуры роговицы; нет необходимости разреза роговицы при формировании поверхностного лоскута; возможность проведения рефракционной процедуры при тонкой роговице; полное восстановление эпителиального лоскута; маловероятны субэпителиальные помутнения; незначительный послеоперационный дискомфорт.

Границы применения: - миопия -10 D, - миопический астигматизм до -4,0 D, - гиперметропия до + 6,0 D, - гиперметропический астигматизм до +4 D.

Эпи-ЛАСИК проводится на поверхности роговицы после удаления эпителия (в этом его сходство с ФРК и ЛАСЕК). Офтальмо-хирург не использует микрокератом с лезвием (как при методике ЛАСИК) и не используется спирт (как при методике ЛАСЕК), а при помощи специального эпи-кератома производит расслаивание и отделение эпителиального лоскута. Благодаря сохранению жизнеспособности эпителиального лоскута, который внешне напоминает роговичный лоскут при ЛАСИКе, но имеет значительно меньшую толщину, процесс заживления идет эффективнее и пациенты чувствуют себя гораздо лучше, чем после процедур ФРК и ЛАСЕК.

При методе Эпи-ЛАСИК не используется спиртовой раствор и более 80% эпителиальных клеток, остаются жизнеспособными. После возвращения на место эпителиального лоскута эти клетки распределяются по всей роговице, создавая очень ровную поверхность и благоприятную среду для дальнейшего восстановления эпителиальных клеток. Затем, на роговицу устанавливается защитная контактная линза, ускоряющая заживление. Чаще всего защитную контактную линзу снимают между третьим и пятым днями после коррекции, в зависимости от состояния эпителия.

СУПЕР-ЛАСИК. Методика коррекции зрения СУПЕР-ЛАСИК отвечает самым высоким стандартам офтальмологии. Особенность данного метода -- точнейшая "шлифовка" роговицы на основании данных полученных с помощью предварительного аберрационного анализа на уникальном комплексе -- анализаторе волнового фронта Wave Scan. В ходе анализа учитываются искажения, которые вносятся не только роговицей, но и всей оптической системой. С помощью специальной компьютерной программы данные аберрометрического анализа заносятся в лазерную установку.

Рисунок 13 - Область применения СУПЕР-ЛАСИК.

На сегодняшний день СУПЕР-ЛАСИК считается наиболее точной методикой коррекции зрения. Помимо близорукости, дальнозоркости и астигматизма методика СУПЕР-ЛАСИК дает возможность исправлять аберрации (искажения зрительной системы) более высокого порядка и добиваться исключительной остроты зрения.

ФЕМТО-ЛАСИК. Фемто-Ласик (или ИнтраЛасик) -- модификация самой популярной на сегодняшний день методики ЛАСИК.

Рисунок 14 - Область применения ФЕМТО-ЛАСИК.

Первое клиническое использование эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик было в 2003 году. Суть Фемто-Ласика состоит в том, что роговичный лоскут формируется с помощью фемтосекундного лазера, а не механического микрокератома, как в методике ЛАСИК, в котором используется стальное лезвие. Эту методику иначе называют -- полностью лазерный ЛАСИК (All Laser Lasik).

Таблица 3 - Сравнение методов лазерной коррекции.

острота зрения после коррекции
негативные последствия		Возможны помутнение роговицы
восстановление зрения
болевые ощущения	минимальные	значительные	минимальные
хирургическое воздействие на роговицу
заживление обрабатываемой поверхности		эпителиальный слой погибает, неравномерное формирование коллагена
возможность проведения операции людям с тонкой роговицей
возможность проведения операции на 2-х глазах одновременно
показания к проведению коррекции	Миопия -15 Миопический астигматизм -6 Гиперметропия + 6 Гиперметропический астигматизм +6	Миопия -6 Миопический астигматизм -4	Миопия - 10 Миопический астигматизм - 4 Гиперметропия +6 Гиперметропический астигматизм +4

3. Органы зрения

3.1 Строение глаза и его функции

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв "правую часть" изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения -- правую и левую -- головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает "свою" картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаза может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза:

Оптическая система, проецирующая изображение;

Система, воспринимающая и "кодирующая" полученную информацию для головного мозга;

- "обслуживающая" система жизнеобеспечения.

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача -- "передать" правильное изображение зрительному нерву.

Роговица -- прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза -- склерой.

Передняя камера глаза -- это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Рисунок 15 - Строение глаза.

Радужка -- по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой -- значит, в ней мало пигментных клеток, если карий -- много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок -- отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик -- "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен -- может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело -- гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка -- состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера -- непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка -- выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв -- при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Знание строения роговицы особенно пригодится тем, кто хочет понять, как проходит эксимер-лазерная коррекция и почему она проходит именно так, и тем, кому предстоит операция на роговице.

Рисунок 16 - Строение роговицы глаза.

Эпителиальный слой -- поверхностный защитный слой, при повреждении восстанавливается. Так как роговица -- бессосудистый слой, то за "доставку кислорода" отвечает именно эпителий, забирающий его из слезной пленки, которая покрывает поверхность глаза. Эпителий также регулирует поступление жидкости внутрь глаза.

Боуменова мембрана -- расположена сразу под эпителием, отвечает за защиту и участвует в питании роговицы. При повреждении не восстанавливается.

Строма -- наиболее объемная часть роговицы. Основная ее часть -- коллагеновые волокна, расположенные горизонтальными слоями. Также содержит клетки, отвечающие за восстановление.

Десцеметова мембрана -- отделяет строму от эндотелия. Обладает высокой эластичностью, устойчива к повреждениям.

Эндотелий -- отвечает за прозрачность роговицы и участвует в ее питании. Очень плохо восстанавливается. Выполняет очень важную функцию "активного насоса", отвечающего за то, чтобы лишняя жидкость не скапливалась в роговице (иначе произойдет ее отек). Таким образом эндотелий поддерживает прозрачность роговицы.

Количество эндотелиальных клеток в течение жизни постепенно снижается от 3500 на 2 мм при рождении до 1500-2000 клеток на 2 мм в пожилом возрасте.

Снижение плотности этих клеток может происходить из-за различных заболеваний, травм, операций и т.д. При плотности ниже 800 клеток на 2 мм роговица становится отечной и теряет свою прозрачность. Шестым слоем роговицы часто называют слезную пленку на поверхности эпителия, которая также играет значительную роль в оптических свойствах глаза.

3.2 Заболевания органов зрения и методы их диагностики

Катаракта является одним из самых распространенных заболеваний глаз среди людей пожилого возраста. Хрусталик человеческого глаза -- это "естественная линза" пропускающая и преломляющая световые лучи. Хрусталик расположен внутри глазного яблока между радужкой и стекловидным телом. В молодости хрусталик человека прозрачен, эластичен -- может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего глаз видит одинаково хорошо и вблизи, и вдали. При катаракте происходит частичное или полное помутнение хрусталика, теряется его прозрачность и в глаз попадает лишь небольшая часть световых лучей, поэтому зрение снижается, и человек видит нечетко и размыто. С годами болезнь прогрессирует: область помутнения увеличивается и зрение снижается. Если своевременно не провести лечение, катаракта может привести к слепоте.

Подобные документы

Лазерные методы диагностики. Оптические квантовые генераторы. Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Ангиография. Диагностические возможности голографии. Термография. Лазерная медицинская установка длялучевой терапии.

реферат , добавлен 12.02.2005


Процесс лазерного излучения. Исследования в области лазеров в диапазоне рентгеновских волн. Медицинское применение CO2–лазеров и лазеров на ионах аргона и криптона. Генерация лазерного излучения. Коэффициент полезного действия лазеров различных типов.

реферат , добавлен 17.01.2009


Причины близорукости - дефекта зрения, при котором изображение падает перед сетчатой глаза. Способы коррекции миопии - очки, контактные линзы и лазерная коррекция. Описание технологии фоторефракционной кератоэктомии с использованием эксимерных лазеров.

презентация , добавлен 20.09.2011


Понятие офтальмологии, ее предмет и методы. Медицинские показатели слепоты, ее зависимость от уровня страны проживания. Основы охраны зрения населения в мире и в России. Изучение строения глаза; клиническая картина синдрома верхнеглазничной щели.

презентация , добавлен 14.03.2014


Физические основы применения лазерной техники в медицине. Типы лазеров, принципы действия. Механизм взаимодействия лазерного излучения с биотканями. Перспективные лазерные методы в медицине и биологии. Серийно выпускаемая медицинская лазерная аппаратура.

реферат , добавлен 30.08.2009


Оптические дефекты глаза, виды клинической рефракции. Нарушения бинокулярного зрения. Характеристика оптических средств для их коррекции. Методы исследования зрения при подборе очков. Выбор оптимального средства очковой коррекции на конкретных примерах.

курсовая работа , добавлен 16.06.2011


Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Меры защиты от лазерного излучения. Проникновение лазерного излучения в биологические ткани, их патогенетические механизмы взаимодействия. Механизм лазерной биостимуляции.

реферат , добавлен 24.01.2011


Оптические дефекты глаза. Нарушения бинокулярного зрения. Оптические средства коррекции зрения. Методы исследования при подборе очков. Определение остроты зрения. Определение астигматизма при помощи линз. Коррекция гипперметропии, миопии и астигматизма.

курсовая работа , добавлен 19.04.2011


Принцип строения зрительного анализатора. Центры головного мозга, анализирующие восприятие. Молекулярные механизмы зрения. Са и зрительный каскад. Некоторые нарушения зрения. Близорукость. Дальнозоркость. Астигматизм. Косоглазие. Дальтонизм.

реферат , добавлен 17.05.2004


Ознакомление с основными причинами нарушения зрения; описание группы риска. Изучение проявлений оптической нейропатии, внутричерепной гипертензии, амблиопии, амавроза и других заболеваний глаза. Рассмотрение глобальных мер по предупреждению слепоты.

О том, как используется лазер в офтальмологии, рассказывает директор ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» МЗ РФ, профессор, д.м.н. Владимир Нероев .

Без повреждений и осложнений

Ольга Редичкина, «АиФ»: - С начала широкого применения лазерной терапии в офтальмологии прошло полвека. Можно ли сделать заключение, что этот метод безопасен и не имеет отдаленных отрицательных последствий?

Владимир Нероев: -  Первый действующий лазер был создан в 1960 году американским исследователем Нейманом. Наша специальность была первой медицинской дисциплиной, в которой нашло практическое применение лазерное излучение. Используемое нами оборудование чаще всего относится к лазерам 3‑го и 4‑го класса опасности, за исключением низкоинтенсивных лазеров. Все лазеры оборудованы специальными защитными фильтрами для глаз пациента и врача, а также целым рядом дополнительных устройств, обеспечивающих их безопасное использование в клинике.

При правильной эксплуатации этих лазеров какие-либо повреждения или осложнения, связанные с лазерным излучением, исключены полностью. Однако при ряде заболеваний лазерное лечение может оказаться недостаточно эффективным, но оно никогда не несет отдаленных отрицательных последствий для пациента, при условии точного соблюдения врачом разработанных технологий.

В каких областях офтальмологии применяется лазерная терапия?

-  Лазерные методы лечения широко используются практически во всех областях офтальмологии. Это различные методы коагуляционной лазерной терапии, используемые для лечения заболеваний сетчатки, таких как возрастная макулодистрофия, диабетическая ретинопатия, периферическая дистрофия сетчатки, разрывы сетчатки и др. Этот метод востребован при лечении разных форм глаукомы, новообразований глаза (как внутриглазных, так и образований век), устранения неправильного роста ресниц.

Кроме того, он применяется в ходе внутриглазных операций, а также для коагуляции сосудов перед глазными операциями. В офтальмотравматологии он используется для коррекции положения и формы зрачка, для инактивации «неудаляемых» внутриглазных осколков, вколоченных в оболочки глаза, удаление которых может привести к гибели глаз. Существует также метод низкоинтенсивной лазерной терапии, применяемый для лечения различных дистрофических заболеваний роговицы, сетчатки, зрительного нерва. Обеспечивая активацию обменных процессов в пораженных структурах глаза, он в сочетании с медикаментозным лечением обеспечивает длительное сохранение зрительных функций.

Новое и незабытое старое

Применяется ли лазерная терапия в амбулаторной практике?

Да, и весьма широко. Последние 20-30 лет лазерные методы широко внедрились в офтальмохирургию, позволяя заменить целый ряд рискованных операций безопасным и малотравматичным лазерным лечением. Это ИАГ-лазерная хирургия, появившаяся в середине 80‑х годов прошлого столетия. Она обеспечивает удаление вторичной катаракты и мгновенное восстановление зрения у пациентов, перенесших в прошлом удаление катаракты, но снова начинающих слепнуть из-за уплотнения хрусталиковой сумки, в которую помещают искусственный хрусталик.

Этот же лазер используют для лечения ряда форм вторичной глаукомы, лечения внутриглазных кист, а также при посттравматических изменениях внутри глаза. При этом вся операция выполняется амбулаторно, без вскрытия глазного яблока и абсолютно безболезненно и безопасно. Пациент сразу же может отправляться домой.

Может ли лазер помочь близоруким и дальнозорким людям?

-  Несомненно. Еще в 90‑е годы получила распространение кераторефракционная хирургия. Она основана на возможности эксимерного лазера изменять кривизну роговицы и менять его рефракцию. Этим обеспечивается возможность полного избавления от ношения очков или контактных линз. В последние годы для этих целей используют и относительно новый вид лазеров - фемтосекундные лазеры.

Это новые операции FEMTO-LASIK, FLEX, SMILE. Они отличаются большей безопасностью и эффективностью в сравнении с традиционной эксимерлазерной хирургией. Кроме того, использование фемтолазера обеспечило качественно новые возможности в хирургии роговицы. С его помощью значительно расширились возможности пересадки роговицы (выкраивание сверхтонких роговичных трансплантатов, в том числе и для различных вариантов пересадки задних слоев роговицы), устранения кератоконуса (формирование тоннелей для интростромальных колец). Применение фемтолазера позволило разработать роботизированную технологию удаления катаракты.

Если раньше все этапы операции выполнялись вручную с помощью дробления хрусталика ультразвуком, то теперь самые важные этапы операции - разрезы, удаление передней капсулы хрусталика и разделение помутневшего ядра на фрагменты - делаются автоматически с помощью фемтосекундного лазера. Хирург только задает программу работы лазера. Эта технология с успехом применяется в нашем институте.

Возможно ли при помощи лазера скорректировать возрастные изменения зрения?

В последние годы получило развитие новое направление в лазерном лечении: устранение пресбиопии (старческие изменения). Это позволяет избавить пожилых людей от ношения очков для чтения, что еще каких-то 5-10 лет назад считалось неизбежным после 45-50 лет. Для этих целей используют эксимерный и фемтосекундный лазеры.

Какова статистика по операциям и их результатам?

Общее количество различных лазерных операций, выполняемых в институте им. Гельмгольца, около 10 000 в год. Например, по поводу вторичной катаракты ежегодно в институте производят до 2000 операций. При сохранности сетчатки и зрительного нерва эти операции обеспечивают восстановление нормального зрения у 95-98% больных.

Примерно такая же статистика по фоторефракционной хирургии. С остальными видами лазерного лечения результаты не столь оптимистичны, что обусловлено, к сожалению, тяжестью этих заболеваний, а не недостатками лазерного оборудования.

Две дороги, два пути?

В каких регионах кроме Москвы этот вид помощи развит и доступен населению?

-  В большинстве российских регионов имеются либо специализированные лазерные офтальмологические центры, либо лазерные подразделения в составе областных офтальмологических больниц и филиалов МНТК «Микрохирургия глаза им. С. Н. Федорова», не говоря уже о коммерческих структурах. Поэтому этот вид помощи населению вполне доступен. Исключение составляют только новейшие операции с помощью фемтолазера.

Если нет возможности обратиться за этим видом помощи в государственное медицинское учреждение, люди идут в частную медицину. О чем нужно знать, выбирая клинику, где планируется операция? На что обращать внимание, о чем спрашивать врача?

Прежде чем обращаться за лазерным лечением, необходимо тщательное обследование для выявления показаний к нему. Пациент не может сам «назначить» себе операцию, это может сделать только квалифицированный специалист-офтальмолог. Поэтому, выбирая негосударственную клинику, необходимо убедиться прежде всего в оснащенности ее современным диагностическим оборудованием, а также в квалификации медицинского персонала.

Перевод высокотехнологичной медицинской помощи в систему ОМС как-то отразится на доступности лазерной терапии?

Вопрос о перспективах лазерного лечения упирается прежде всего в обеспечение необходимым оборудованием. На сегодняшний день в офтальмологии используется преимущественно импортное оборудование. Отечественных аналогов очень мало, и они способны удовлетворить только незначительную часть наших потребностей.

По этой причине основным вопросом при определении перспектив лазерных методов лечения глазных заболеваний в России является вопрос финансирования. В условиях недостаточного финансирования существует только два пути развития этого направления: или создание ограниченного числа государственных узкоспециализированных лазерных офтальмологических центров, или развитие негосударственных клиник этого направления.

Видеть инфракрасный свет

Экспериментируя с лазерными импульсами различной длительности, исследователи из университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили, что чем короче импульс, тем больше вероятность того, что человек заметит его. Это связано с тем, что сетчатка глаза способна реагировать на быстрое и интенсивное излучение ближней инфракрасной области спектра. Добровольцы сообщили, что инфракрасный свет они наблюдали как зеленый, то есть видимый. Как объясняют авторы исследования, человек может «увидеть» инфракрасный свет благодаря удвоению числа фотонов, падающих на фоторецепторы сетчатки. В будущем разработанное учеными специальное устройство, при содействии которого человеческий глаз может сам «увидеть» инфракрасный свет, найдет применение в медицине, так как стимулирование определенных участков сетчатки может помочь выявить нарушения их работы. Прибор уже имеется в продаже и используется в некоторых центрах исследования зрения.

17-03-2015, 11:28

Описание

Несомненно, что наибольшие успехи лазерной медицины как в исследовательской, так и в практической областях имеют место в клинической офтальмологии. Первые медико-биологические исследования действия лазерного излучения и успешное использование его в лечебных целях осуществили именно офтальмологи. Это было выполнено в начале 60-х годов на пионере оптических квантовых генераторов- твердотельном лазере на рубине. С тех пор и до настоящего времени практически все вновь создаваемые лазеры являются предметом пристального научного интереса офтальмологов - исследователей и клиницистов.

Открыто и изучено множество биологических эффектов действия лазерного излучения на структуры глаза и на их базе разработаны лечебные методы. В клинической офтальмологии нашли практическое применение лазеры от короткого ультрафиолета (УФ) до дальней инфракрасной (ИК) области спектра практически во всем освоенном временном интервале - от фемтосекундных импульсов до непрерывного излучения. В таких странах, как США, Франция, Англия, Россия, Италия, Япония, занимающих передовые позиции в лазерной офтальмологии, удельный вес лазерных хирургических операций, выполняемых как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами лечения чрезвычайно высок и достигает 90-95 % при некоторых видах патологии.

В первоначальный период развития лазерной техники она преимущественно использовалась для фиксации внутриглазных оболочек, однако результатом бурного развития лазерных технологий в последующие десятилетия стало внедрение лазерных методов лечения практически во все разделы офтальмологии и ее выделение в качестве самостоятельного направления офтальмологической науки и практики. Как было показано в ряде работ, определенные задачи оказалось возможным решать с помощь лазеров и при последствиях бытовых и боевых повреждений органа зрения. Целью настоящей главы является ознакомление читателя с возможностями современных лазерных технологий в лечении таких состояний.

ТИПЫ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ И СВОЙСТВА ИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Действие любого лазера основано на способности некоторых веществ генерировать электромагнитные излучения с особыми свойствами под влиянием внешнего источника энергии (источника накачки). Эти вещества, которые называют активными средами, могут быть кристаллами, например, рубина, алюмоиттриевого граната, активированного неодимом, гольмием, иттербий-эрбием; газами, такими как аргон, смесь гелия и неона, криптон, пары меди. Активными средами могут быть также полупроводники и растворы красителей. Как правило, активная среда определяет и название лазера (аргоновый, рубиновый и т. д). Именно активная среда определяет длину волны и другие параметры излучения лазера. Накачка активной среды чаще всего осуществляется мощным световым источником или электричеством. Под влиянием энергии накачки электроны активной среды возбуждаются, меняют свой энергетический уровень и испускают при этом излучение со свойственными только данной среде характеристиками. Принципиальная схема лазера представлена на рис. 130.

Активная среда, в данном случае кристалл, помещена соосно внутри оптического резонатора, образованного из двух зеркал. Зеркала, одно из которых является полупрозрачным для излучения генерируемой длины волны, расположены строго под углом 90° к оси резонатора. В процессе оптической накачки испускаемое возбужденными атомами стимулированное излучение, совпадающее с направлением оси оптического резонатора, усиливается за счет многократного переотражения от зеркал резонатора при прохождении через активную среду и в конечном итоге выводится со стороны полупрозрачного зеркала. Полученное излучение с помощью оптических элементов или волоконных гибких световодов передается на офтальмологический прибор (щелевая лампа, налобный бинокулярный офтальмоскоп) либо на эндо- или транссклеральные инструменты, через которые оно доставляется к объекту воздействия- тканям глаза.

Лазерное излучение обладает уникальными свойствами по сравнению с излучением обычных полихроматических источников света. Это излучение высококогерентно во времени (монохроматичность) и в пространстве (малая расходимость). Такое излучение можно сфокусировать с помощью оптической системы в объем, размер которого в осевом и ортогональном направлениях в пределе может достигать значений длины волны. Это принципиально недостижимо при использовании обычных оптических источников света из-за их значительных угловых размеров, а также хроматических аберраций, возникающих вследствие разности преломления лучей различных волн, не позволяющих собрать их в одну точку.

В сочетании с такими важными свойствами лазерного луча, как высокие энергетические параметры (мощность, энергия в импульсе) и короткие экспозиции, возможно получать в фокусе оптической системы невиданные для обычных оптических источников света плотности и мощности, достаточные для того, чтобы расплавить или разрушить любой известный на земле материал.

Лазерное излучение имеет свойство сохранять форму волнового фронта колебаний и менять фазу волны с определенной регулярностью в пространстве в точке наблюдения. При взаимодействии излучения с биологическими структурами пространственная когерентность утрачивается вследствие имеющего место процесса рассеяния на клеточных структурных компонентах (мембраны, органеллы, пигментные включения). То есть пространственная когерентность не относится к важным свойствам с точки зрения интересов применения лазеров в лечебных целях. Однако она является определяющей при обосновании большинства медицинских диагностических методов, а также для голографии и некоторых других немедицинских применений.

В настоящее время лазеры перекрывают практически всю гамму оптического диапазона длин волн от ближнего ультрафиолета до дальней инфракрасной области и по этому признаку разделяются на ультрафиолетовые, инфракрасные и работающие в видимом диапазоне (рис. 131).

Важное для медицинской практики свойство лазеров - их способность генерировать излучение в различных временных режимах. Так, большинство твердотельных лазеров излучают свет короткими импульсами длительностью порядка одной или нескольких миллисекунд. К таким лазерам из приведенных на рис. 131 относятся рубиновый, неодимовый и иттербий-эрбиевый, которые называют импульсными. С помощью специальных устройств - фототропных затворов - эти излучаемые в режиме свободной генерации импульсы можно укоротить до нескольких нано- и даже пикосекунд. Эти режимы называют, соответственно, режимами модулированной добротности и синхронизации мод. Первый лазер медицинского назначения «Ятаган», работавший в режиме модулированной добротности, или моноимпульсном режиме, был предложен М. М. Красновым и соавт. в 1974 г. для лечения глаукомы. Во всех импульсных лазерах интенсивность воздействия на ткани можно регулировать только изменением энергии в импульсе.

Большинство газовых лазеров излучают свет непрерывно в течение всего времени накачки и называются, соответственно, лазерами непрерывного излучения. Среди применяемых в офтальмологии к ним относятся аргоновый, криптоновый, лазер на углекислом газе и гелий-неоновый. Для получения импульса нужной длительности эти лазеры снабжаются специальными затворами. Достоинством их является возможность регулировать интенсивность воздействия на ткани с помощью изменения как мощности, так и длительности воздействия.

Наконец, по мощности и, следовательно, по степени опасности излучения для человека лазеры делятся на 4 класса. К лазерам 1-го класса относятся те, излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи. К лазерам 2-го класса относятся лазеры, излучение которых может вызвать повреждение глаз прямым или зеркально отраженным излучением. Излучение лазеров 3-го класса опасно для глаз и при диффузном отражении на расстоянии 10 см от отражающей поверхности. К лазерам 4-го класса относятся мощные лазеры, диффузно отраженное излучение которых опасно даже для кожи на том же расстоянии от отражающей поверхности. Большинство используемых в офтальмологии лазеров относятся к 1-му и 2-му классам мощности.

Энергетическая эффективность импульсного лазерного излучения выражается энергией в импульсе и измеряется в джоулях (Дж) или его тысячных долях- миллиджоулях (мДж). Для решения большинства офтальмологических проблем достаточна энергия в импульсе длительностью 10 не порядка 1-8 мДж. Мощность лазеров непрерывного из-
лучения измеряется в ваттах (Вт) или милливаттах (мВт). В офтальмологии чаще всего используются лазерь мощностью до 3 Вт, в общей хирургии- до сотни ватт.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ЛЕЧЕБНЫХ ЦЕЛЕЙ

Эффект лазерного воздействия на ткани глаза зависит от трех основных параметров лазерного излучения: длины волны, энергетических характеристик (мощности, энергии в импульсе) и режима генерации (непрерывный, импульсный). Рассмотрим значения каждого из них в перечисленной последовательности.

Выбор длины волны излучения для воздействия на структуры глазного яблока зависит от их абсорбционных характеристик для каждой из длин волн. Спектр поглощения данной ткани определяется типом основных поглощающих центров, или хромофоров, а также содержащейся в ткани водой. Так, роговица абсорбирует (поглощает) излучение ультрафиолетовой части спектра за счет аминокислот, белков и нуклеиновых кислот, которые играют роль хромофора в этом случае (рис 132), а также ИК-излучение с 1,5 мкм и более, но роль хромофора в этом случае, с ростом длины волны, начинает играть преимущественно содержащаяся в ее ткани вода. Другими словами, роговица является непрозрачной для УФ- и ИК-излучения указанного диапазона, и такие излучения могут быть использованы для воздействия на нее в целях повреждения или лечения. В то же время роговица не содержит хромофоров для видимой в ближней ИК-части спектра, и излучения этих длин волн свободно пропускаются ею, достигая глубжележащих структур.

Оболочки и структурные элементы глазного дна также по-разному поглощают излучения видимого и ближнего ИК-диапазона длин волн, пропускаемого роговицей. Меланиновые гранулы пигментного эпителия и сосудистой оболочки являются лучшим хромофором для этого диапазона длин волн, они поглощают 70 % лучей сине-зеленого цвета, более 50 %- красного и около 15 %- ближнего инфракрасного. Вследствие этого данные излучения могут быть эффективно использованы для воздействия на глазное дно. При этом следует также принимать во внимание, что все гемоглобинсодержащие структуры на глазном дне (сосуды, кровоизлияния) прекрасно поглощают сине-зеленое или чисто зеленое излучение, например, аргонового лазера или N1:VАО-лазеров с удвоением частоты, но слабо поглощают красные лучи, например, криптонового и диодного лазеров, которые вследствие этого неэффективны для прямой коагуляции сосудов.

Необходимо учитывать также особенности абсорбции излучений разных длин волн сетчаткой. Последняя поглощает более 10 % коротковолнового сине-зеленого излучения, что может привести к ее неоправданно массивному повреждению при необходимости коагулировать субретинальные структуры. Опасность повреждения нервных волокон сетчатки еще более возрастает при применении этих длин волн в макулярной области, желтый пигмент которой их интенсивно поглощает. В связи с этим для работы в этой области сетчатки оптимальны лазеры, излучающие в более длинноволновой части спектра, в частности диодный лазер (0,81 мкм). Таким образом, роль длины волны излучения лазеров в конечном результате его воздействия на ткань реализуется в строгой зависимости от спектральных характеристик самой ткани и может быть представлена в виде схемы (рис. 133).

Ориентируясь на данную схему, следует иметь в виду, что роговица по-разному поглощает излучение и в пределах УФ-диапазона. Чем больше длина волны, тем большая часть излучения проникает и в более глубоколежащие образования, в частности во влагу передней камеры и стекловидное тело, а самая длинная часть может достигать и сетчатки, в особенности при афакии.

Такая же закономерность характерна и для излучения ИК-диапазона. Так, излучение полупроводникового лазера длиной волны 0,81 мкм на 97 % проходит через оптические среды и достигает глазного дна, т. е. в таком же проценте, как и видимое красное, и лишь 3 % его поглощают оптические среды. Но при увеличении длины волны до 1 мкм (неодимовый лазер) оптические среды поглощают уже 67 % излучения, и лишь 33 % достигает глазного дна. Отсюда следует, что при использовании данного лазера для коагуляции образований на глазном дне большими дозами излучения неизбежно тепловое повреждение ткани роговицы и хрусталика.

В не меньшей степени эффект лазерного воздействия определяется энергетическими параметрами излучения. Излучение малой плотности мощности порядка 0,1 мВт/см2 не вызывает повреждений биологических тканей, но оказывает биостимулирующий эффект, наличие которого установлено на многих биологических объектах. Точный механизм стимулирующего действия лазерного излучения не ясен до настоящего времени, но предполагается, что в основе его лежит взаимодействие света с фотосенсибилизаторами - веществами, молекулы которых поглощают свет и передают энергию другим молекулам, лишенным этой способности. Ускорение регенераторного процесса под влиянием лазерного воздействия в целом складывается из уменьшения длительности фаз воспаления и интенсификации восстановительных механизмов.

Происходит изменение временных параметров процессов, составляющих эти фазы: сосудистой и макрофагальной реакций, формирования грануляционной ткани, созревания соединительной ткани, восстановления органоспецифичности (полнота дифференцировки специализированных структур). На уменьшение длительности фаз воспалительного процесса указывают многие исследователи, и, что особенно важно, при этом отмечено подавление экссудативной и инфильтративной реакций. Воздействие лазерным излучением на поврежденную ткань приводит к уменьшению интерстициального и внутриклеточного отеков, что связывают с усилением кровотока в тканях, активизацией транспорта веществ через сосудистую стенку, а также с интенсивным формированием сосудов, особенно капилляров. Уменьшение отека и тканевого напряжения в пораженной ткани (очаге поражения), естественно, сопровождается ослаблением болевого синдрома.

Способность лазерного излучения активизировать процессы метаболизма клеток и тканей в наибольшей степени проявляется в условиях патологии. Ускорение дифференцировки клеток и восстановления их функциональной активности лежит в основе лазерной стимуляции собственно регенеративного процесса. Таким образом, лазерное воздействие приводит к своего рода сбалансированности функций отдельных взаимосвязанных и взаимозависимых групп клеточных элементов. Одним из эффектов воздействия лазерного излучения на регенерирующую ткань является повышение митотической активности клеток, при этом происходит изменение временной характеристики митотического цикла- укорачиваются его фазы. Отмечается также снижение количества хромосомных нарушений при делении клеток. Большое значение в чувствительности биологических объектов к лазерному воздействию имеет спектральная характеристика самого субстрата- соответствие максимума поглощения длин волн излучения. В связи с этим лазерную терапию следует проводить с учетом оптических свойств тканей, повышая восприимчивость к лазерному облучению путем нанесения специальных веществ на область непосредственного воздействия.

Излучение мощностью порядка 0,1-1,0 Вт, в зависимости от диаметра и времени воздействия, поглощаясь в ткани, вызывает ее тепловое повреждение, которое проявляется при достижении температуры 45 °С и выше денатурацией и коагуляцией белков. Исходом такого воздействия является слипчивое воспаление, уплотнение ткани за счет образования рубца и ее частичное рассасывание. При дальнейшем увеличении мощности излучения и повышении температуры нагрева выше 100 °С происходит быстрое объемное расширение ткани за счет кипения тканевой жидкости с образованием газовых пузырей, которые, расширяясь, приводят к механическому разрыву ткани. Этот процесс сопровождается возникновением ультразвуковых колебаний, которые быстро затухают по мере удаления от эпицентра воздействия, но могут приводить к дистантному повреждению тканей, особенно внутри полого органа, к каким относится глазное яблоко.

Дальнейшее увеличение мощности излучения до величин, способных нагреть ткань до температуры 200-300 С, приводит к ее обугливанию, выгоранию и даже к испарению твердых составляющих ткани. Этот эффект обычно обозначают термином «фотоабляция» и используют в офтальмологии достаточно широко, в частности для выжигания небольших, хорошо пигментированных опухолей век и слезного мясца, а также в рефракционной хирургии. Первоначально этот термин использовали для определения испарения с помощью УФ-лазеров, но в широком смысле он характеризует аналогичный эффект немедленного удаления ткани и другими, в частности ИК-лазерами.

Эффект воздействия лазерного излучения на ткань определяется не только длиной волны и мощностью излучения, но и временем, в течение которого при других равных условиях это излучение воздействует на нее, или, другими словами, режимом работы лазера- импульсным, моноимпульсным или непрерывного излучения. Импульсные лазеры, как указывалось выше, генерируют излучение малой фиксированной длительности, поэтому степень нагрева ткани можно регулировать только за счет одного параметра - энергии в импульсе. Но увеличение поглощенной энергии в ткани за столь короткое время сверх определенной величины вследствие, например, естественных колебаний ее в импульсе или более выраженной пигментации в данной точке ткани из-за малой «терапевтической широты» импульсных излучений чревато образованием пара и акустической волны с неизбежным разрывом ткани. Эта особенность импульсных лазеров свободной генерации стала главной причиной практически полного отказа от их использования для целей коагуляции тканей глазного дна.

За еще более короткое время воздействия энергией лазеров (1-10 мДж), работающих в режимах модулированной добротности или синхронизации мод резонатора, при острой фокусировке с углом сходимости 16-18° в фокусе оптической системы (диаметр пятна 10-30 мкм) достигается плотность мощности более 1010 Вт/см. При этом напряженность электрической составляющей излучения превышает 101(1 Вт/см. Это вызывает микролокальный электрический пробой с образованием плазмы. В эпицентре пробоя возникает вторичная мощная, быстро затухающая во времени и пространстве локальная гидродинамическая волна, и избыточное давление достигает значения 103-104, действие которого значительно превышает силу межмолекулярных связей в биоструктурах. Это и является причиной имеющих место локальных, соответствующих размеру диаметра фокального пятна, микрофотодеструкций в глазных тканях в результате действия ультракоротких лазерных импульсов.

Такие лазеры широко используются в офтальмологии для разрушения помутневшей задней капсулы хрусталика, витреоретинальных шварт, иридотомии и других подобных целей.

СОВРЕМЕННЫЕ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ

Среди лазеров, позволяющих коагулировать ткани, в настоящее время по-прежнему наиболее популярными и часто используемыми остаются аргоновые офтальмокоагуляторы (488 и 514 нм), впервые созданные в США в начале 70-х годов. В нашей стране первый такой лазер запатентован и создан в 1982 г. и под названием «Лиман-2» выпускался вплоть до последнего времени на Загорском оптико-механическом заводе. Этот лазер (рис. 134) сыграл большую роль в распространении лазерных методов лечения в России и, хотя морально устарел, еще используется в ряде лечебных учреждений.

За рубежом эти лазеры выпускаются многими фирмами, из которых в России наиболее известны «Carl Zeiss» (Германия) со своей моделью «Visulas Argon» и «Coherent» (США), создавшая универсальную передвижную установку в виде чемодана «Ultima 2000 SE Argon Laser System», которая может быть использована как транспупиллярно, так и эндовитреально в операционном блоке. В последнее время на российский рынок активно выходят японские фирмы, например «Nсlек» со своей моделью аргонового лазера. Серьезным конкурентом аргоновому лазеру становятся в последнее время лазеры с удвоением частоты, позволяющие получать чисто зеленое излучение без синей составляющей (532 нм), что существенно расширяет возможности их использования в макулярной зоне. Наиболее известной из них является модель «ОрМИаШБ 532» фирмы «Асоп» (США). Этот лазер является твердотельным и, соответственно, более портативным и лишенным некоторых недостатков газовых лазеров, он имеет такую же мощность (3 Вт), может использоваться в режиме эндолазера, а также дает возможность получать излучение с длиной волны 1,06 мкм. Накопленный нами опыт применения такого лазера показал его несомненные достоинства.

С конца 80-х годов все более прочные позиции в офтальмологии завоевывают диодные (полупроводниковые) офтальмокоагуляторы (0,81 мкм). Первый российский диодный коагулятор создан нами в 1989 г. и в настоящее время изготавливается в Санкт-Петербурге фирмой «Милон». Этот прибор марки МЛ-200 отличается компактностью и малой массой (4 кг), что позволило полностью изменить идеологию компоновки офтальмокоагуляторов. В нем не офтальмологический прибор, в данном случае щелевая лампа, является дополнением к лазеру, а наоборот, лазер органично вписан в офтальмологический прибор, не увеличивая его габариты (рис. 135). Лазер имеет также блок для эндокоагуляции. Портативность и малая масса прибора важны для военно-полевой офтальмологии, особенно с учетом того, что по мощности (4 Вт) последняя модель лазера даже превосходит аргоновый.

Достоинствами прибора являются также бесшумность работы, высокая надежность из-за отсутствия газовых трубок, ламп накачки и долговечности кристалла полупроводника, на порядок большая по сравнению с газовыми лазерами экономичность. Опыт клинического использования лазера показал, что коагуляция его излучением легче переносится больными, так как оно, будучи невидимым для больного, не обладает слепящим действием, свойственным зеленой части спектра, к которой максимально чувствителен глаз человека. С помощью диодного лазера можно решать практически те же задачи, что и с помощью аргонового, кроме прямой коагуляции сосудов, так как его излучение хуже, чем сине-зеленое, поглощается гемоглобином крови. В то же время он незаменим при лечении различных видов патологии макулярной области сетчатки, так как липофусцин не поглощает его излучение. Диодный офтальмоэндолазер с набором волоконно- оптического инструмента (рис. 136) для транссклеральной и эндофотокоагуляции сетчатки и цилиарного тела марки AJI-6000 в Санкт-Петербурге выпускают совместно фирмы «Медлаз» и «Алком медика». Диодные лазеры выпускаются также зарубежными фирмами «Iris» (США), «Carl Zeiss» (Германия), «Nidek» (Япония), но стоимость этих приборов в 5-7 раз выше.

В среднем и дальнем ИК-В- и ИК-С-диапазонах в России усилиями сотрудников кафедры офтальмологии ВМедА и Государственного оптического института созданы опытные образцы лазеров «Ладога-Неодим» (1,06/1,32 мкм), «Ладога-Эрбий» (1,54 мкм) (рис. 137) и гольмиевого лазера (2,09 мкм), результаты клинических исследований которых обобщены в работах А. Ф. Гацу и соавт., Э. В. Бойко и соавт. В США фирма «Sunrise Technologies» создала Ho.YAG-лазер (2,1 мкм) для термокератопластики и склеро- стомии «Corneal Shaping System» с энергией в импульсе до 300 мДж, но прибор разрешен только в исследовательских целях. В Германии фирма «Aesculap - M?dit?e Gmbh» выпустила на рынок на базе Er:YAG-лазера «VCL-29» две установки- одну для склеростомии, капсулорексиса и факофрагментации и другую- для фотоабляции кожных тканей, которые пока используются в основном для научной работы.

Первый отечественный моноимпульсный рубиновый лазерный фо-тодеструктор «Ятаган» разработки МЭП и производства Ульяновского электролампового завода в настоящее время выпускается в модифицированном варианте «Ятаган-4», выполненном на базе Nd:YAG. На Сергиево-Посадском оптико-механическом заводе выпускается лазерный Nd:YA «Капсула» разработки КБТМ и ГОИ. Фирмы многих развитых стран предлагают большой выбор современных Nd; Y AG-лазеров, используемых в основном для капсуло- и иридотомии.

Это Visulas -YAG фирмы «Carl Zeiss» (рис. 138) в трех модификациях, MQL-12 фирмы «Aesculap» из Германии, Nanolas-15, фирмы «Biophysic medical» из Франции, YAG-3000LE фирмы «Alcon», 7970 Nd: YAG Laser фирмы «Coherent» из США, Iscra-Laser из Словакии и многие другие. Все они имеют длину волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса порядка 3~5 не и энергию в импульсе порядка 10 мДж.
Ультрафизиологические (эксимерные) лазеры на флюориде аргона для кэратектомии представляют собой сложные, громоздкие и дорогие компьютеризированные приборы, генерирующие излучение с длиной волны 0,193 мкм с энергией в импульсе около 200 мДж и с частотой повторения импульсов от 1 до 30 Гц. В России первая рефракционная эксимер-лазерная установка создана в МНТК «Микрохирургия глаза» еще в 1988 г. на базе лазера EVG-201 немецкой фирмы «Lambda-Physik».

Она снабжена отечественной оригинальной формирующей системой на основе абсорбционной газовой ячейки, которая позволяет обеспечить плавное изменение рефракции роговицы в любой ее точке. Такие установки работают в Москве и Иркутском филиале МНТК «Микрохирургия глаза». В США только в 1996 г. было получено официальное разрешение FDA (Food and Drug Administration - государственный разрешительный орган) на клиническое применение этих лазеров, которые производятся только рядом компаний, например «Summit Technology» производит лазер Omni-Med, «VISC Inc» - систему 20/20 и т. д. Для европейского потребителя наиболее доступна система MEL-60 фирмы «Aesculap M?dit?e Gmbh» (Германия). Активно внедряется со своей лазерной техникой на русский рынок японская фирма «Nidek», лазеры которой типа ЕС-5000 уже работают в коммерческих лазерных центрах Москвы, Санкт-Петербурга и Челябинска (рис. 139).

Глазной лазерный стимулятор «Монокль» разработки ГОИ, НИИ гигиены труда и профзаболеваний и ВМедА в настоящее время серийно выпускается на Львовском заводе «Полярон». Прибор выполнен в виде бинокулярных очков, к которым через волоконные световоды проводится стимулирующее красное излучение Не-Ие-лазера, размещенного в портативном электронном блоке (см. рис. 145).

Оптотехнический прием, используемый в «Монокле», позволяет создавать по выбору врача различные условия облучения сетчатки каждого глаза - от тотальной до пятен засветки диаметром 4 мм. Предусмотрено индивидуальное варьирование энергетическими параметрами излучения в пятне засветки на сетчатке каждого глаза.

Низкоэнергетические лазерные стимуляторы производятся и реализуются в Санкт-Петербурге. В частности, фирма «Алком-медика» выпускает стимулирующий полупроводниковый лазер АЛ-010 с длиной волны излучения 0,82 мкм мощностью от 5 до 30 мВт, фирма «Медлаз» предлагает гелий-неоновый лазер «Шатл-1» с длиной волны 0,63 мкм мощностью от 2 до 25 мВт, фирма «ВОЛО» разрабатывает и готовит к выпуску полупроводниковый двухволновый портативный аппарат «Латон-100-03» с длиной волн 0,63 и 0,82 мкм.

ПОДГОТОВКА БОЛЬНЫХ К ЛАЗЕРНЫМ ОПЕРАЦИЯМ

Каждом пациенту проводится общепринятое офтальмологическое обследование в объеме, который зависит от диагноза. Идентификация артериальных ветвей при неоваскуляризации роговицы, детальная картина макулярных повреждений могут быть проведены с помощью флюоресцентной ангиографии. Пациент должен быть подробно проинформирован о цели и ожидаемом результате операции, должно быть получено его письменное согласие на операцию.

При проведении операции на веках и слезном мясце необходима местная инфильтрационная анестезия. Лазерные операции на глазном яблоке и главном дне, как правило, могут быть сделаны после капельной анестезии 0,25 или 0,5 % раствором дикаина. При необходимости коагуляции тканей глазного дна, при циклокоагуляции и при выраженной светобоязни рекомендуется прибегать к парабульбарной или ретробульбарной анестезии. Лазерная эндокоагуляция в ходе витреоретинальных реконструктивных операций, как правило, требует эндотрахеального наркоза.

При лазерных операциях Nd:УАG-лазером обязательным является исследование исходного уровня внутриглазного давления и контроль его после операции, так как возможен его подъем до 35-50 мм в ранние сроки после операции.

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Э.В. Бойко

ЛАЗЕРЫ В ОФТАЛЬМОХИРУРГИИ:
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Учебное пособие

Санкт-Петербург 2003

Цель пособия - помочь врачам-офтальмологам систематизировать знания в базисных аспектах лазерной биологии и медицины с целью эффективного применения лазерных технологий в клинической практике.

Предназначено для врачей-офтальмологов, клинических ординаторов, а также специалистов, связанных с лазерной медициной.

© Бойко Э.В., 2003
© ВМедА, 2003

Введение

Офтальмология - это специальность, которая наиболее успешно использует все достижения лазерных технологий со времени появления первых лазеров в 1960 году. Как результат - появление и внедрение в клиническую практику значительного количества новых методик лечения, высокоэффективных в руках специально подготовленных офтальмологов. Расширению практических возможностей лазерной офтальмохирургии способствует создание новых, портативных, удобных и доступных лазерных аппаратов, которые можно с успехом использовать во многих поликлиниках и стационарах. Однако порой недостаток информации у врачей при таком многообразии способов лазерных вмешательств и нового технического оснащения сдерживает внедрение современных методов лечения. В этих условиях глубокое изучение основ лазерных воздействий - это единственный путь для того, чтобы не растеряться в мире новых лазерных аппаратов и методик. Данное пособие призвано систематизировать основные понятия лазерной хирургии применительно к офтальмологии. Учебное пособие предназначено для врачей-офтальмологов, клинических ординаторов и будет полезно всем, интересующимся лазерной медициной.

Краткий исторический экскурс

Применение светового излучения для бесконтактной и неинвазивной доставки энергии к структурам глаза открыло новую эру в истории офтальмохирургии. Благодаря энтузиазму и пионерским работам G. Meyer-Schvickerath, а также других ученых, началось изучение возможностей применения света (сначала - солнечного, затем от электрических источников и ксеноновых ламп) в сороковых и пятидесятых годах прошлого столетия. В результате этих работ стали очевидными преимущества световой хирургии перед традиционной и в клиническую практику был внедрен и эффект фотокоагуляция тканей глаза. В разработке и создании первых оптических квантовых генераторов - лазеров - большую роль сыграли работы отечественных ученых Н.Г. Басова и A.M. Прохорова, а также американского исследователя Ч. Таунса, за что эти ученые в 1964 году были удостоены Нобелевской премии. В 1960 году был создан первый лазер, и благодаря этому произошла революция в оптике и других областях науки: появились источники управляемого интенсивного когерентного излучения, позволяющие сконцентрировать высокую энергию в очень малых спектральных, пространственных и временных диапазонах.

Неудивительно, что как только появились первые лазеры, их биологическое действие было изучено в эксперименте, а затем лечебные возможности применены в клинике. Прозрачные для видимого света среды: роговица, хрусталик, стекловидное тело давали возможность неинвазивно доставить излучение этого диапазона к тканям глазного дна и коагулировать их. Очевидно поэтому методика лазеркоагуляции глазного дна была разработана первой (Campbell C.J., Zweng H.C. и др., 1963) и поныне остается одной из самых распространенных в офтальмологии. Следующим значительным шагом вперед было клиническое использование эффекта фоторазрыва для разрушения вторичной катаракты и для базальной иридэктомии при глаукоме в семидесятых годах XX столетия (М.М. Краснов). Немало было сделано в области лазерной офтальмохирургии благодаря многолетнему сотрудничеству кафедры офтальмологии ВМедА и Государственного Оптического института им. С.И. Вавилова (В.В. Волков, В.П. Жохов, Л.И. Балашевич, Ю.Д. Березин, А.Ф. Гацу, Э.В. Бойко). Были разработаны, созданы и всесторонне изучены в эксперименте и клинике первые отечественные коагуляторы для наружных отделов глаза, внутренних его оболочек, для офтальмоонкологии, эндолазерные диссекторы для витреоретинальной хирургии.

После открытия эффекта абляционной фотодекомпозиции с помощью ультрафиолетовых лазеров (Srinivasan, 1982), началось интенсивное экспериментальное, а затем и клиническое изучение этого эффекта. В последнее время эксимерные лазеры позволили качественно изменить подход к рефракционной хирургии роговицы (С.Н. Федоров, А.Д. Семенов).

В настоящее время трудно даже сосчитать количество применяемых для лечения глазных заболеваний лазерных методов и их число постоянно возрастает. Очень краткая историческая справка свидетельствует о том, что развитие лечебных методик базируется на использовании определенных биологических эффектов «лазерное излучение-биоткань», которые необходимо всегда учитывать в практической работе. Хронология внедрения эффектов «лазерное излучение-биоткань» в клиническую практику представлена на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма внедрения в клиническую офтальмологию световых методов лечения и различных биоэффектов.

Физико-технические аспекты применения лазеров

Для понимания сущности лазерных методик, применяемых в офтальмологии, необходимо знать некоторые физические, химические и биологические понятия, а также представлять техническое устройство лазерных аппаратов.

Лазерное излучение - вынужденное, индуцированное излучение, генерируемое в результате перехода электронов с нестабильного верхнего энергетического уровня, на стабильный низший уровень. Аббревиатура LASER означает сокращение от «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation». Излучение лазера характеризуется:

- монохроматичностью - одной длиной волны, что дает возможность выбора и применения конкретной длины волны;

- коллимированностью - малой расходимостью пучка, почти параллельностью всех лучей в пучке, что позволяет создать в малом пятне большие плотности энергии или мощности;

- пространственной и временной когерентностью (совпадением фаз волны в пространстве и во времени), свойство используют преимущественно в диагностических методиках.

Устройство лазера. Разнообразие видов оптических квантовых генераторов или лазеров объединено их принципиально одинаковой конструкцией: установка имеет активную среду, элементы накачки, систему зеркал для усиления излучения и средства доставки излучения. Принципиальная схема устройства лазера представлена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема устройства лазера. Объяснение в тексте.

Активная среда (1) - кристалл, раствор, газ или полупроводник обеспечивает конкретную длину волны в зависимости от своего химического состава. Строго определенная длина волны излучения связана с одинаковой разницей в энергетических уровнях электронов в молекулах вещества.

Элементы накачки (2) служат для специфического 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. Зеркала, отражая часть излучения в активное вещество, играют роль «открытого резонатора», обеспечивая многократное усиление и направленность генерируемого излучения.

Средства доставки излучения представляют собой оптические системы, доставляющие к мишени лазерный луч. К ним относятся оптические адаптеры к щелевой лампе, операционному микроскопу, налобному бинокулярному офтальмоскопу, волоконнооптические инструменты, сканирующие и другие системы. Несмотря на многообразие их конструкций, размеров и форм, принципиально на выходе возможны лишь три варианта пространственного распределения излучения: это коллимированный, расходящийся или сходящийся пучок. (рис. 3). Очевидно, что для решения тех или иных практических задач подбирается один из трех вариантов.

Лазерная аппаратура. Названия лазерные установки получают, как правило, в соответствии с активной средой и наиболее общая классификация включает твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные лазеры. К твердотельным относятся рубиновый, неодимовый, александритовый, гольмиевый, эрбиевый; к газовым - аргоновый, эксимерный, на парах меди; к жидкостным - работающие на растворах красителей и другие лазеры, ставшие уже классическими. В последние годы, в буквальном смысле слова, революцию совершило появление полупроводниковых лазеров по причине их экономичности за счет высокого коэффициента полезного действия (до 60 - 80% в отличие от 10-30% при традиционных), малогабаритности, надежности. Однако продолжают с успехом использоваться и другие типы лазеров.

Рис. 3. Формы пучков лазерных лучей, выходящих из средств доставки излучения.

Описание технических характеристик каждой модели является прерогативой специальной литературы и выходит за рамки данного пособия. Более того, далее будут рассмотрены только те общие физические понятия и процессы, которые необходимы для понимания сущности лазерных методик и практической работы врача. К примеру, для офтальмолога термин «зеленый» лазер вполне может заменить такие технические названия, как «аргоновый» или «неодимовый с удвоенной частотой» лазеры, поскольку объединяет их длина волны, идентичная по своему биологическому эффекту. Поэтому с клинической точки зрения представляется необходимым рассмотреть те биологические эффекты взаимодействия «лазерное излучение-биоткань», которые влияют на конечный результат лечения.

Биологические эффекты взаимодействия «лазерное излучение-биоткань»

Биологические эффекты взаимодействия «лазерное излучение-биоткань» многообразны, но в целом с определенной долей условности их можно разделить на немеханические, при которых непосредственно в ходе лазерного вмешательства дефекта тканей не образуется, механические, связанные с формированием дефекта в процессе воздействия и смешанные.

Немеханические эффекты

Немеханические эффекты возможно разделить на термические и фотохимические.

Наиболее широко представлены термические эффекты.

Гипертермия - длительное, до часа и более прогревание тканей при температуре 43-45 °С, в результате чего наступает отсроченная во времени гибель клеток, наиболее чувствительных к температуре, например, опухолевых.

Термотерапия - прогревание тканей в течение минут при температуре 45 - 60 °С с последующей гибелью клеток, их лизисом и образованием участка атрофии.

Коагуляция ткани связана с денатурацией белков и наступает практически сразу при достижении температуры 60 °С. Участок некроза в последующем замещается соединительной тканью либо образуется дефект тканей.

Сокращение коллагена на 20-30% без денатурации его волокон и, соответственно без некроза, происходит при нагревании его в диапазоне температур 62-64 °С.

Фотохимические эффекты

К фотохимическим эффектам можно отнести стимулирующее, а также цитотоксическое действие лазерного излучения невысоких плотностей мощности в течение длительного времени, не приводящее к нагреву тканей.

Фотодинамическая терапия заключается в предварительном внутривенном введении фотосенсибилизаторов - гематопорфиринов, селективно накапливающихся в клетках патологических тканей (новообразованных сосудов, опухоли) и последующем облучении этих тканей низкоинтенсивным лазерным излучением, не представляющим опасности для окружающих структур, в результате чего вещество фотосенсибилизатора становится токсичным и приводит к избирательному некрозу патологического образования. Таким образом, фотодинамическая терапия реализуется за счет опосредованных фотохимических эффектов, но не за счет нагрева тканей.

Механические эффекты

Испарение свидетельствует о превышении температуры тканей свыше 100 °С, в результате чего происходит парообразование, разрыв тканей, а некротические массы могут обезвоживаться.

Карбонизация или обугливание ткани наступает при температуре 150 °С и выше, при этом непосредственно во время воздействия образуется дефект тканей за счет улетучивания органического субстрата в виде неорганических частиц - дыма. Карбонизация может служить примером механического эффекта, опосредованного повышением температуры тканей.

Фоторазрыв возникает в том случае, если энергия концентрирована в пространстве и во времени настолько, что возникает оптический пробой и ионизация среды-мишени с формированием плазменной микрополости. Во время лазерного воздействия происходит исключительно механический разрыв ткани без признаков ее термического повреждения.

Абляция в чистом виде - это процесс фотодекомпозиции (разрушения межмолекулярных связей ультрафиолетовым излучением) с формированием дефекта тканей и выбросом тканевого детрита из зоны облучения, при котором в продуктах выброса можно идентифицировать удаляемую ткань (в отличие от карбонизации). Иногда термин «абляция» применяют более широко, характеризуя любой процесс лазерного удаления тканей.