Применение лазера и излучений в медицине

Содержание

Лазерное излучение: сферы применения и использование в медицине, воздействие на организм и меры защиты

Применение лазера и излучений в медицине

Лазер уже не первый год используется человечеством. Кроме медицины, этот вид излучения часто применяется в промышленных сферах. Также лазерные лучи широко используются для создания удивительных спецэффектов и декорирования. Уникальные свойства излучения позволяют его применять и в быту. Однако мало кто знает, как оно влияет на человеческий организм.

Что такое лазерное излучение

Лазерный луч образуется в результате концентрации электромагнитного и светового излучения. Специалисты называют эту разновидность излучения стимулированной.

Под лазером физики понимают электромагнитные волны, распространяющиеся практически параллельно относительно друг друга. Именно поэтому он имеет строгую направленность.

Также подобный луч характеризуется интенсивным воздействием на облучаемую поверхность и низким уровнем рассеивания. От обыкновенных лампочек накаливания лазер в первую очередь отличается спектральным диапазоном.

Популярные сферы применения

Луч лазера имеет уникальные характеристики. Это дает возможность использовать его в самых разных областях:

  • военная и космическая отрасль;
  • наука — открытия, опыты, исследования;
  • технические и производственные направления;
  • термообработка — пайка, гравировка, сварка и т. д. ;
  • использование в быту — ДВД-проигрыватели, указки, считыватели штрих-кода и т. д. ;
  • изготовление голограмм;
  • обработка металлических сплавов для увеличения износоустойчивости;
  • модернизация оптических приборов;
  • химия — анализ и активация реакций.

Это неполный перечень областей, где используется лазерное излучение. С момента своего создания оно охватывает все больше направлений.

Использование в медицине

Применение лазерного излучения в медицине — это самый настоящий прорыв в терапии больных, которые нуждаются в хирургической операции. Лазерный луч также используют в качестве инструмента хирурга.

С помощью скальпеля лазерного типа врач создает бескровные разрезы, что обеспечивается моментальным спаиванием капилляров и кровеносных сосудов. Кроме того, пользуясь подобным инструментарием у специалиста есть возможность видеть всю рабочую зону. Лазерный пучок рассекает кожный покров удаленно, не имея прямого контакта с сосудами и органами.

Читать также  Польза, вред и влияние сотового телефона на организм человека

При этом достигается стерильность.

Высокая концентрация лазера дает возможность производить хирургические вмешательства с минимальными показателями травматизации.

Больные после таких операций намного быстрее восстанавливаются, то есть трудоспособность возвращается намного быстрее. Кроме того, манипуляции лазерным скальпелем не приносят никакого дискомфорта после операции.

Активное технологическое развитие существенно расширилось возможности использования лазерного излучения. Ученые выявили положительное воздействие и на состояние кожного покрова. По этой причине лазер сегодня часто используют в дерматологии и косметологии.

Реакция и степень поглощения лучей кожным покровом зависят от его типа. Лазерные приборы позволяют регулировать длину волы для каждой отдельной ситуации. Применение:

  • терапия угревых высыпаний;
  • эпиляция — удаление излишней растительности и разрушение фолликула волоса;
  • устранение родимых пятен и пигментации;
  • обеззараживание при бактериальном воздействии;
  • препятствует дальнейшему распространению инфекции.

Одной из самых первых отраслей, где начал активно применяться лазер, является офтальмология. Глазная микрохирургия выделяет следующие направления, при которых используется этот вид облучения:

  • фотодеструкция — иссечение тканей;
  • метод лазерной коагуляции — применение термосвойств для терапии болезней глазных сосудов;
  • фотоабляция — равномерное удаление тканевых волокон, применяется для снятия помутнения роговицы и в качестве послеоперационной терапии глаукомы;
  • фотоиспарение — продолжительное термическое воздействие, используется при конъюнктивите и воспалениях глазного нерва;
  • лазерная стимуляция — польза в том, что эта технология обладает рассасывающим и противовоспалительным эффектом, используется для лечения гемофтальмов и склеритов.

Помимо всего прочего, лазер применяется и при онкологических патологиях кожного покрова. Очень хорошие результаты он демонстрирует при устранении меланобластомы. В некоторых случаях лазерная технология применяется для терапии рака ЖКТ начальных стадий. Однако лазер не эффективен при наличии метастаз и глубокой локализации злокачественного образования.

Опасность для организма

Негативное влияние лазерного излучения на организм человека уже давным-давно доказано. Облучение бывает отраженным, рассеянным и прямым. Пагубное влияние обусловлено термическими и световыми свойствами лазера. Интенсивность поражения определяется уровнем поглощения тканей, длиной волны и участком, на который направлено воздействие.

Читать также  Опасность радиации для жизни и ее угроза для здоровья человека

Больше остальных частей тела от лазера могут пострадать глазные яблоки. Роговица крайне чувствительна, потому она запросто получает ожоги.

Из последствий можно выделить резкое снижение зрительной функции или абсолютную слепоту. Источниками излучения, как правило, являются инфракрасные лазерные излучатели.

При поражении хрусталика, роговицы, сетчатки или радужки лазерным лучом могут наблюдаться следующие признаки:

  • спазмы и боли в глазном яблоке;
  • помутнение глазного хрусталика;
  • кровоизлияния и отечность век.

Уязвима и человеческая кожа. В месте ее контакта с лазерным лучом увеличивается температура. Межтканевая и внутриклеточная жидкости начинают быстро закипать и испаряться. На кожном покрове появляется краснота.

Через некоторое время на обожженном участке могут возникнуть омертвевшие участки. При мощном воздействии кожа обугливается практически мгновенно.

Самый главный признак ожога лазером — строгие контуры поражения, а пузырьки формируются не под эпидермисом, а в нем.

Инфракрасный лазер способен поразить не только кожный покров, но и внутренние органы, так как проникает через ткани. Для глубокого ожога характерна очередность поврежденной и здоровой ткани. В первое время после пагубного воздействия у человека нет никакого дискомфорта и боли. Самым уязвимым внутренним органом считается печень.

Кроме того, влияние лазера на организм человека вызывает расстройства ССС и ЦНС (сердечно-сосудистой и центральной нервной системы соответственно). У пострадавшего при этом могут наблюдаться обильная потливость, замедление сердечного ритма, скачки давления и чувство раздражительности.

Меры защиты и предосторожности

В группу риска входят люди, работа которых предполагает использование квантовых генераторов. Санитарные нормативы разделяют опасность лазерного излучения на четыре класса. Для человеческого организма могут представлять опасность все классы, кроме первого. К техническим вариантам защиты относятся:

  • грамотное обустройство помещений промышленного назначения и правильный выбор внутренней облицовки (лазер не должен отражаться от поверхностей);
  • рациональная установка приборов-излучателей;
  • ограждение участка, который подвергается облучению;
  • соблюдение требований по эксплуатации и обслуживанию лазерных установок.

Читать также  Бета-излучение: описание, источники и меры защиты

Другие меры защиты — индивидуальные. Она предполагает применение защитных очков, спецодежды, экранов, кожухов, призм и линз.

Бытовое применение лазера тоже может представлять опасность для человеческого организма. Несоблюдение инструкции может привести к очень печальным последствиям. Защита в этом случае предполагает следующие рекомендации:

  • запрещено направлять лазерный поток на зеркала, стекла и иные отражающие поверхности;
  • нельзя направлять луч в глазные яблоки;
  • лазерные гаджеты нужно хранить в месте, недоступном маленьким детям.

Лазер может иметь механическое, фотохимическое, энергетическое или тепловое воздействие. Это зависит от типа используемого излучателя.

Самым опасным считается прямое лазерное излучение, так как он имеет максимальную интенсивность.

Думая о том, вреден ли лазер для здоровья, следует запомнить, что нерациональное использование самодельных лазерных устройств, фонариков или световых указов может причинить вред не только владельцу, но и окружающим.

Источник: https://prootravlenie.ru/izluchenie/lazernoe-primenenie-vliyanie-na-organizm

Влияние лазерного излучения на организм человека и его последствия

Применение лазера и излучений в медицине

Лазеры и излучение от них используется человечеством уже довольно давно. Помимо медицинской среды эксплуатации подобные устройства получили широкое применение в технических отраслях промышленности. Взяли их на вооружение специалисты из области декорирования и создания спецэффектов. Теперь ни одно масштабное шоу не обходится без сцены с лазерными лучами.

Чуть позже такое излучение перестало принимать только промышленные формы и стало встречаться в быту. Но не все знают, как отражается влияние лазерного излучения на организм человека при регулярном и периодическом облучении.

Что такое лазерное излучение?

Лазерное излучение рождается по принципу создания света. В обоих случаях используются атомы. Но в ситуации с лазерами присутствуют другие физические процессы, и прослеживается воздействие электромагнитного поля внешнего типа. Из-за этого ученые называют излучение от лазеров вынужденным или стимулированным.

В терминологии физики лазерным излучением называют электромагнитные волны, которые распространяются почти параллельно по отношению друг к другу. Из-за этого лазерный луч отличается острой направленностью. Кроме этого такой луч обладает небольшим углом рассеивания совместно с огромной интенсивностью влияния на поверхность, которую облучают.

Главным отличием лазера от стандартной лампы накаливания считается спектральный диапазон. Лампа числится рукотворным источником света, который излучает электромагнитные волны. Спектр освещения у классической лампы составляет почти 360 градусов.

Воздействие лазерного облучения на все живое

Вопреки стереотипам, влияние лазерного излучения на организм человека не всегда подразумевает что-то негативное. Из-за повсеместного использования квантовых генераторов в разных жизненных сферах ученые решили задействовать возможности узконаправленного луча в медицине.

В ходе многочисленных исследований стало понятно, что лазерное облучение имеет несколько характерных свойств:

  • Повреждения от лазера могут производиться не только в процессе прямого воздействия на организм из аппарата. Нанести ущерб может даже рассеянное облучение или отраженные лучи.
  • Между степенью поражения и основными параметрами электромагнитной волны прослеживается прямая связь. Также на тяжесть поражения влияет расположение облученной ткани.
  • Негативный эффект при поглощении тканями энергии может выражаться в тепловом или световом воздействии.

Но вот последовательность при поражении лазером всегда предусматривает идентичный биологический принцип:

  • повышение температуры, которое сопровождается ожогом;
  • закипание межтканевой и клеточной жидкостей;
  • образование пара, создающего весомое давление;
  • взрыв и ударная волна, разрушающие все ткани поблизости.

Зачастую неправильно использованный лазерный излучатель несет, в первую очередь, угрозу для кожных покровов. Если влияние было особенно сильным, то кожа будет выглядеть отечной, со следами многочисленных кровоизлияний. Также на теле будут встречаться большие участки омертвевших клеток.

Задевает такое облучение и внутренние ткани. Но при масштабных внутренних поражениях рассеянное воздействие лучами не столько сильно, как прямое или отраженное зеркально. Подобные повреждения будут гарантировать патологические изменения в функционировании различных систем организма.

Кожный покров, который страдает больше всего, является защитой внутренних органов каждого человека. Из-за этого он берет большую часть негативного воздействия на себя. В зависимости от разных степеней поражения на коже будут проявляться покраснения или прослеживаться некроз.

Исследователи пришли к выводу, что люди с темной кожей менее восприимчивы к глубинным поражениям из-за лазерного облучения.

Схематически все ожоги можно разделить на четыре степени вне зависимости от пигментации:

  • I степень. Подразумевает стандартные ожоги эпидермиса.
  • II степень. Включает ожоги дермы, что выражается в образовании характерных пузырей поверхностного слоя кожи.
  • III степень. Основывается на глубинных ожогах дермы.
  • IV степень. Самая опасная степень, которая отличается деструкцией всей толщины кожи. Поражение охватывает подкожную клетчатку, а также соседствующие к ней слои.

Лазерные поражения глаз

На втором месте в негласном рейтинге возможного отрицательного влияния лазера на организм человека находятся поражения органов зрения. Короткие лазерные импульсы способны за небольшой промежуток времени вывести из строя:

  • сетчатку,
  • роговицу,
  • радужную оболочку,
  • хрусталик.

Причин для подобного воздействия существует несколько. Основными из них выступают:

  • Невозможность вовремя среагировать. Из-за того что длительность импульса составляет не более 0,1 секунды, человек не успевает моргнуть. Из-за этого глаз остается незащищенным.
  • Легкая уязвимость. По своим особенностям хрусталик и роговица считаются сами по себе уязвимыми органами.
  • Оптическая глазная система. Из-за фокусировки лазерного излучения на глазном дне, точка облучения при попадании на сосуд сетчатки способна закупорить его. Так как там нет болевых рецепторов, то повреждение обнаружить мгновенно не получится. Только после того как выжженная территория становится больше, человек замечает отсутствие части изображения.

Чтобы быстрее сориентироваться при потенциальном поражении, эксперты советуют прислушиваться к таким симптомам:

  • спазмы век,
  • отек век,
  • болевые ощущения,
  • кровоизлияние в сетчатке,
  • помутнение.

Опасности добавляет тот факт, то поврежденные лазером клетки сетчатки теряют возможность восстановиться. Так как интенсивность облучения, влияющего на органы зрения ниже, чем идентичный порог для кожи, врачи призывают к осторожности.

Следует остерегаться инфракрасных лазеров разного типа, а также приборов, которые генерируют излучение с мощностью свыше 5 мвт. Распространяется правило на технику, выдающую лучи видимого спектра.

Взаимосвязь между лазерной волной и ее сферой применения

Каждая из областей применения лазерного излучения ориентируется на строго определенный показатель длины волны.

Данный показатель напрямую зависит от природы. Вернее, от электронного строения рабочего тела. Это означает, что ответственной за длину волны выступает среда, где происходит генерация ее излучения.

В мире имеются разные виды твердотельных и газовых лазеров. Задействованные лучи должны принадлежать к одному из трех наиболее распространенных типов:

  • видимый,
  • ультрафиолетовый,
  • инфракрасный.

При этом рабочий диапазон облучения может колебаться от 180 нм до 30 мнм.

Особенности влияния лазера на человеческий организм базируются на длине волны. Так, например, человек быстрее реагирует на зеленый лазер, чем на красный. Последний не отличается безопасностью для всего живого. Причина кроется в том, что наше зрение почти в 30 раз луче воспринимает зеленый, нежели красный цвет.

Как защититься от лазера?

В большинстве случаев защита от лазерного излучения нужна тем людям, чья работа тесно связана с его постоянным использованием. Если предприятие имеет на своем балансе любой тип квантового генератора, то его руководители обязательно производят инструктаж своих сотрудников.

Эксперты разработали отдельную сводку правил поведения и безопасности, которые позволят защитить сотрудника от возможных последствий излучения. Главным правилом выступает наличие средств индивидуальной защиты. Причем подобные средства могут разительно отличаться в зависимости от прогнозируемой степени опасности.

Всего в международной классификации предусмотрено разделение на четыре класса опасности. Соответствующую маркировку должен указать изготовитель. Только первый класс считается относительно безопасным даже для органов зрения.

Ко второму классу принадлежат излучения прямого типа, которые поражают органы глаз. Также к представленной категории причислено зеркальное отражение.

Гораздо опаснее излучение третьего класса. Его прямое воздействие угрожает глазам. Не менее опасно отраженное излучение диффузного типа на расстоянии 10 см от поверхности. Кожные поражения будут происходить не только при прямом воздействии, но и при зеркально отраженном.

При четвертом классе страдает и кожа, и глаза при различных форматах воздействия.

К коллективным защитным мерам на производстве причисляют:

  • специальные кожухи,
  • защитные экраны,
  • световоды,
  • инновационные методы слежения,
  • сигнализации,
  • блокировки.

Из относительно примитивных, но действенных способов выделяют ограждение зоны, где производится облучение. Это позволит защитить работников от случайного облучения по неосторожности.

Также на особо опасных предприятиях обязательно использовать средства индивидуальной защиты сотрудников. Они подразумевают под собой особый комплект спецодежды. Не обойтись во время работы и без ношения очков, предусматривающих защитное покрытие.

В качестве профилактики врачи рекомендуют просто придерживаться правил техники безопасности и эксплуатации установки. Нельзя отказываться и от регулярного прохождения медицинской комиссии.

Лазерные гаджеты и их излучение

Многие не подозревают о том, насколько серьезными могут быть последствия бесконтрольной эксплуатации самодельных устройств с лазерным принципом. Касается это самодельных конструкций вроде лазерных:

  • светильников,
  • указок,
  • фонариков.

Особенно это касается старшеклассников, которые стремятся провести ряд опытов, не имея представления о правилах безопасности при их конструировании.

Использовать лазеры домашнего производства в помещениях, где присутствуют люди, недопустимо. Также нельзя направлять лучи на стекла, металлические пряжки и прочие предметы, которые могут давать отблески.

Даже если луч отличается небольшой интенсивностью, он может привести к трагедии. Если навести лазер на глаза водителя во время активного движения, то он может ослепнуть и не справиться с управлением.

Ни при каких обстоятельствах нельзя заглядывать в объектив лазерного источника излучения. Отдельно стоит учитывать то, что очки для работы с лазером должны быть рассчитаны на ту длину волны, которую будут генерировать выбранные аппараты.

Чтобы не допустить серьезной трагедии доктора просят прислушаться к этим рекомендациям и следовать им всегда.

  • fj28aujdx
  • Распечатать

Источник: http://medtox.net/radioaktivnoe-izluchenie/kak-lazernoe-izuchenie-vliyaet-na-organizm

Применение лазеров в медицине

Применение лазера и излучений в медицине

Лазеры успешно применяются в медицине уже больше 50 лет. Офтальмология, гинекология, косметология, дерматология, физиотерапия, кардиология, реабилитация, хирургия, диагностика – далеко не полный список областей медицины, в которых востребованы лазеры.

От истории до современности

О лечебном потенциале света знали еще древние греки и успешно использовали энергию солнца в терапии. Основоположником лазерной медицины стал американский хирург Леон Голдман. Он первым использовал лазерный генератор для лечения кожных заболеваний. Произошло это в 1961 году, через год после изобретения прибора. Методы Голдмана дали толчок к развитию новой технологии в дерматологии.

Дерматология

Лазерная дерматология с использованием низкоинтенсивного излучения позволяет решить многие кожные проблемы быстрее и эффективнее, чем медикаментозное лечение.

Сеансы лазерной терапии при лечении:

  • Крапивницы;
  • Псориаза;
  • Экземы;
  • Атопического дерматита;
  • Акне;
  • Фурункулов;
  • Витилиго;
  • других заболеваний.

Воздействуя на поверхностные и глубокие слои кожи, поток света уничтожает вредных бактерий, купирует боль, снимает воспаление, обезболивает и укрепляет иммунитет кожи. Улучшается не только самочувствие, но и состояние кожных покровов пациента.

Косметология

Лазерная косметология позволяет без боли избавиться от рубцов, шрамов, пигментных пятен. С помощью лазера можно легко удалить нежелательные волосы на теле, сделать менее выраженными морщины, повысить тонус кожи, сделать ее более упругой.

К основным преимуществам лазерной косметологии относятся:

  • Избирательное воздействие. Его параметры врач подбирает индивидуально, в зависимости от проблемы и типа кожи.
  • Минимальная травматичность. Лазерный поток воздействует на определенные участки, не касаясь соседних зон.
  • Эстетический результат. Он заметен уже после первой процедуры.
  • Стойкость. Полученного результата хватает на несколько лет.

Гинекология

Лазеры применяются в гинекологической практике при лечении заболеваний репродуктивной женской системы. Локальное воздействие светом запускает биохимические реакции в организме – обменные процессы в клетках активизируются, улучшается микроциркуляция крови, что необходимо для выздоровления.

Лазерное воздействие незаменимо при эрозии шейки матки и других заболеваниях, лечение которых требует от гинеколога точности, безболезненности, отсутствия осложнений и противопоказаний. Лечение проводится курсами – по 1-2 процедуры в день на протяжении 10-14 дней. При необходимости врач корректирует длительность, интенсивность, периодичность сеансов.

Офтальмология

Лазерные технологии зарекомендовали себя как эффективное терапевтическое и хирургическое лечение органов зрения. Лазерные лучи характеризуются монохроматичностью и параллельной направленностью, что позволяет локально воздействовать на биологические ткани глаза.

В терапевтических целях используется лазерная стимуляция, в основе которой лежит низкоинтенсивное красное излучение.

Его взаимодействие с тканями глаза оказывает противовоспалительный, рассасывающий и стимулирующий эффект.

Лазеростимуляция часто включается в комплексную терапию пациентов, у которых диагностирован кератит, гемофтальм, эрозия роговицы, помутнение стекловидного тела, а также в период восстановления после операций.

Неврология

90% россиян имеют проблемы с позвоночником. В современной неврологии все чаще для лечения остеохондроза используется лазерное лечение. Облегчение наступает уже после первых сеансов. Лазерное излучение уменьшает симптоматику и избавляет пациентов от боли. Причиной резкой боли в спине считается рефлекторный синдром – он исчезает в первую очередь.

Затем лазер убирает корешковый синдром – он возникает при отеке или из-за постоянного сдавливания корешка позвоночной грыжи. Корешковый синдром проявляется на запущенных стадиях болезни и вызывает сильную боль. Часто человек не может самостоятельно встать, ступить шаг, перевернуться, сесть.

Лазерное лечение при остеохондрозе бывает разнонаправленным: на очаг воспаления или биоактивные точки. Интенсивность врач-невропатолог и физиотерапевт подбирают с учетом симптоматики и стадии заболевания. Улучшения появляются после двух курсов лазерной терапии, а для полного выздоровления требуется пройти 5-6 курсов.

Другие применения

В урологии с помощью лазера лечится уретра, простата, камни в мочевом пузыре, бородавки.

Стоматологи используют лазерное излучение для лечения пародонтоза, проведения гигиенических процедур, других патологиях.

Сеансы лазерной терапии назначают и в целях профилактики заболеваний, укрепления защитных функций организма. Это особенно актуально незадолго до периодов массовой заболеваемости гриппом и вирусными инфекциями.

Будущее – за персонализированной терапией

Ученые в области медицины из разных стран мира сходятся во мнении, что у лазерной медицины хорошие перспективы. В обозримом будущем она будет активно применяться в генетике и эпигенетике и позволит проводить лечение в масштабах одной клетки.

Сверхкороткие импульсы определенной длины будут фокусироваться и генерировать импульсы за тысячные доли секунды. Это станет первым шагом к внедрению методов персонализированного лечения.

В основе такого лечения – геном человека, который у каждого индивидуален.

Источник: https://pressmed.ru/primenenie-lazerov-v-medicine/

Лазеры и их применение в медицине

Применение лазера и излучений в медицине
 

Введение2

Понятие лазера. История создания.3

Строение лазера. Генерация лазерного излучения.6

Процесс генерации лазерного излучения.8

Схема генерации лазерного излучения по трехуровневой системе для рубинового лазера.9

Свойства лазерного излучения.11

Применение в медицине.12

Список литературы17

Введение

 

Свет использовался для лечения разнообразных болезней испокон веков. Древние греки и римляне часто «принимали солнце» в качестве лекарства. И список болезней, которые приписывалось лечить светом, был достаточно велик.

Настоящий рассвет фототерапии пришелся на 19 век – с изобретением электрических ламп появились новые возможности.

В конце XIX столетия красным светом пытались лечить оспу и корь, помещая пациента в специальную камеру с красными излучателями.

Также различные «цветовые ванны» (то есть свет различных цветов) успешно применялись для лечения психических заболеваний. Причём лидирующую позицию в области светолечения к началу двадцатого столетия занимала Российская Империя.

В начале шестидесятых годов появились первые лазерные медицинские устройства. Сегодня лазерные технологии применяются практически при любых заболеваниях.

Понятие лазера. История создания.

 

Лазер (оптический квантовый генератор) – устройство, генерирующее когерентные электромагнитные волны (видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.

Слово «лазер» – это аббревиатура слов английского выражения «Light Amplifacation bz Stimulated of Radiation», что означает «усиление света вынужденным излучением.

Основой лазеров служит явление индуцированного излучения, существование которого было постулировано А. Эйнштейном в 1916 г. В квантовых системах, обладающих дискретными уровнями энергии, существуют следующие типы переходов между энергетическими состояниями: спонтанное и вынужденное излучение.

Спонтанное излучение – самопроизвольное испускание электромагнитного излучения атомами и другими квантовыми системами, находящимися на возбужденных уровнях энергии. Спонтанное излучение происходит без внешнего воздействия.

Закономерности спонтанного излучения определяются исключительно свойствами самой системы. Спонтанное излучение возникает при спонтанном квантовом переходе возбужденной системы с более высоко уровня энергии на более низкий.

Вынужденное излучение еще называют вынужденным испускание или индуцированным излучением. С точки зрения квантовой теории, в результате взаимодействия возбужденного атома с фотоном, частота которого равно частоте перехода, появляются два совершенно одинаковых фотона.

Для получения лазерного излучения необходимо выполнение еще одного условия, так называемой инверсии населенностей. Инверсия населенностей  – неравновесное состояние вещества, при котором для составляющих его частиц (молекул, атомов) выполняются следующие неравенства:

> , < .

То есть, для того, чтобы происходило вынужденное излучение необходимо, чтобы на возбужденном уровне находилось больше атомов, чем на невозбужденном уровне .

Для того, чтобы инверсия населенностей долгое время сохранялась, необходимо, чтобы время жизни на возбужденном уровне было как можно больше метастабильным.

Свет распространяется в виде электромагнитной волны, в то время как энергия при испускании излучения и поглощении сконцентрирована в световых квантах, при этом при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом, как было показано Эйнштейном в 1917 г., наряду с поглощением и спонтанным излучением возникает вынужденное (индуцированное) излучение, которое образует основу для разработки лазеров.

Усиление электромагнитных волн за счет вынужденного излучения или инициирование самовозбуждающихся колебаний электромагнитного излучения в диапазоне сантиметровых волн и тем самым создание прибора, названного мазером (microwave amplification by stimulated emission of radiation), было реализовано в 1954 г. За создание этого прибора физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров а также И. Таунс получили Нобелевскую премию.  По предложению распространить этот принцип усиления на значительно более короткие световые волны в 1960 г. был разработан первый лазер.

Строение лазера. Генерация лазерного излучения.

 

Лазер содержит три основных элемента:

  1. активная среда (активный элемент, рабочее тело), в которой создают инверсию населенностей.

Рабочее тело является основным определяющим фактором рабочей длины волны, а также остальных свойств лазера. Существует большое количество различных рабочих тел, на основе которых можно построить лазер. Рабочее тело подвергается «накачке», чтобы получить эффект инверсии электронных населённостей, что вызывает вынужденное излучение фотонов и эффект оптического усиления.

В лазерах используются следующие рабочие тела:

  • Жидкость, например, в лазерах на красителях. Состоят из органического растворителя, например метанола, этанола или этиленгликоля, в которых растворены химические красители, например кумарин или родамин.
  • Газы, например, углекислый газ, аргон, криптон или смеси, такие как в гелий-неоновых лазерах. Такие лазеры чаще всего накачиваются электрическими разрядами.
  • Твёрдые тела, такие как кристаллы и стекло. Твердотельные лазеры обычно накачиваются импульсной лампой или другим лазером.
  • Полупроводники. Материал, в котором переход электронов между энергетическими уровнями может сопровождаться излучением. Полупроводниковые лазеры очень компактны, накачиваются электрическим током, что позволяет использовать их в бытовых устройствах, таких как проигрыватели компакт-дисков.

 

2) устройство для создания инверсии в активной среде (система накачки).

Источник накачки подаёт энергию в систему. В его качестве могут выступать:

  • электрический разрядник
  • импульсная лампа
  • дуговая лампа
  • другой лазер
  • химическая реакция
  • взрывчатое вещество

Тип используемого устройства накачки напрямую зависит от используемого рабочего тела, а также определяет способ подвода энергии к системе.

3) устройство для обеспечения положительной обратной связи (оптический резонатор). Оптический резонатор, простейшей формой которого являются два параллельных зеркала, находится вокруг рабочего тела лазера.

Вынужденное излучение рабочего тела отражается зеркалами обратно и опять усиливается. Волна может отражаться многократно до момента выхода наружу. В более сложных лазерах применяются четыре и более зеркал, образующих резонатор.

Качество изготовления и установки этих зеркал является определяющим для качества полученной лазерной системы.

Процесс генерации лазерного излучения.

 

После того, как в активном элемента, расположенном внутри резонатора, достигнуто состояние инверсии, в нем возникают многочисленны акты люминесценции.

( Люминесценция – электромагнитное излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжавшееся в течение времени, значительно превышающего период световых колебаний).

Фотоны, спонтанно испущенные вдоль оси резонатора, многократно отражаются от его зеркал, вновь и вновь проходя через активный элемент и вызывая в нем акты вынужденного испускания.

В начале возникновения генерации лазера в нем одновременно и независимо усиливается множество волн, порожденных отдельными фотонами, испущенными спонтанно вдоль оси резонатора. В ходе взаимной конкуренции этих волн решающую роль приобретает соотношение между длиной волны излучения и размерами резонатора (расстояние между зеркалами l).

Во время первого пролета усиливаются все фотоны, испущенные в результате  спонтанных процессов, однако после отражения от зеркал в преимущественном положении оказываются лишь те фотоны,  для которых выполняются условия возникновения стоячих волн.

В наиболее благоприятных условия оказываются тез из мод резонатора, для которых λ совпадает с вершиной спектральной линии активной среду или расположена вблизи. Интенсивность таких волн лавинообразно возрастает. В результате возникает когерентное излучение, направленное вдоль оси резонатора. Для достижения наивысшей когерентности излучения стремятся к одновременному режиму генерации. Потери энергии в лазере складываются из внутренних потерь в активной среде и за счет вывода части генерируемой энергии сквозь зеркала резонатора. Одно из зеркал резонатора должно быть полупрозрачным.

Схема генерации лазерного излучения по трехуровневой системе для рубинового лазера.

 

Специальная ксеноновая газоразрядная лампа испускает кванты зеленого цвета, которые поглощаются ионами Cr3+, которые находятся в рабочей среде лазера. Ион Cr3+ переходит на возбужденный уровень (3).

Большинство ионов Cr3+ переходят далее на метастабильный уровень (2). Это безызлучательный переход на уровень с огромным временем жизни (>секунд). Поскольку время жизни велико, на нем накапливается большое число ионов, и он становится инверсно населен по отношению к уровню .

Какой-либо ион спонтанно переходит с уровня на уровень и при этом рождается квант света (красный). Он является заправочным. Двигаясь внутри кристалла, этот квант встречает ионы Cr3+  в метастабильном состоянии и «сшибает» их на уровень .

Специальными методами добиваются того, чтобы лазерный луч был очень узким, монохроматичным.

Верхний уровень (3) – широкая полоса поглощения. Это позволяет использовать значительную часть спектра некогерентного источника накачки для возбуждения атомов активного вещества.

Ниже располагается метастабильный уровень (2). Среднее время метастабильного уровня, т. е. среднее время до спонтанного испускания фотона частицей, попавшей на этот уровень, велико. Для рубинового лазера время жизни метастабильного уровня составляет около с. Для сравнения, время жизни уровня (1) составляет около с.

Такая ситуация обеспечивает возможность накопления большого числа частиц на метастабильном уровне. Таким образом, может возникнуть инверсия населенностей между уровнями (1) и (2), между которыми и возникнет рабочий (лазерный) переход.

Наиболее распространенной трехуровневой средой является рубин, в состав которого входит кристалл корунда Al2O3 с примесью ионов Cr3+, которые и являются источником лазерного излучения.  

Используются также активные среды, работающие по четырехуровневой схеме. Например, четырехуровневым ионом является ион неодима Nd3+, введенный в состав специальных стекол или кристаллов. По четырехуровневой системе часто работают и газовые лазеры.  

Источник: http://stud24.ru/phisics/lazery-i-ih-primenenie-v/126098-370167-page1.html

Применение лазеров в медицине | Медицинский справочник

Применение лазера и излучений в медицине

Лазер (оптический квантовый генератор) – это устройство, которое преобразует энергию накачки (электрическую, световую и др.) в энергию монохроматического, когерентного, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Лазерные технологии в медицине

Когда-то лазеры были неплохой альтернативой скальпелю, а сейчас с его помощью возможно удалять раковые клетки, производить очень точные операции и диагностировать серьезные заболевания на самых ранних стадиях.

Лазерное излучение в медицине

Первые эксперименты с использованием лазера в медицине были не очень успешны, излучение лазера в ближней инфракрасной области спектра плохо поглощалось, отсутствовала возможность точного контроля мощности.

Воздействие лазерного излучения на человека

Возможность разнообразного применения оптических квантовых генераторов (лазеров) подвигло специалистов различных областей медицины основательно заняться воздействием лазерного излучения на организм человека.

Лазер и его действия на живые ткани

В этой статье приведены отдельные факты, которые рассматривают лазер и его действия на живые ткани, свидетельствующие о своеобразном местном воздействии лазерных лучей на различные органы и ткани.

Противопоказания и показания к лазеротерапии

Лазеротерапия является хорошей альтернативой другим лекарственным и не лекарственным средствам, она помогает снять боль и воспаление, ведет к ускорению обменных процессов и активному восстановлению поврежденных тканей.

Лазерные терапевтические аппараты

Лазерные терапевтические аппараты, благодаря повышению эффективности действия и уменьшению побочных эффектов во время приема лекарственных препаратов, повсеместно применяется для немедикаментозного лечения.

Низкоинтенсивная лазерная терапия

Низкоинтенсивная лазеротерапия является методом лечения, основанном на медицинском применении света низкой интенсивности, который не вызывает прогревания тканей от лазерных источников оптического излучения.

Магнитолазерная терапия

При магнитолазерной терапии одновременное воздействие на организм магнитного поля и лазерного излучения низкой интенсивности ведет к стимулированию регенеративных и обменных процессов.

Физиолечение лазером при остеохондрозе

Лечение остеохондроза лазером – действенный метод оздоровления, который оказывает лечебное, противовоспалительное, обезболивающее, противоотечное воздействие на шейный и другие отделы позвоночника.

Лазерная терапия в гинекологии

Использование лазерной терапии в гинекологии дает возможность запустить биохимические реакции, ведет к улучшению трофики тканей и проницаемости клеточных мембран, в результате чего происходит ускорение выздоровления.

Лазерная терапия при аденоидах

Большую популярность набирает лазерная терапия аденоидов – бескровный и эффективный метод, поскольку лазерное излучение обладает антисептическим, противомикробным и противовоспалительным эффектом.

Лечение суставов лазером

Воздействие светого потока на пораженную часть используется при лазерном лечении суставов, что является высокоэффективным методом профилактики и лечения артрита, артроза и других патологий.

Лазерная терапия кожи лица Фраксель

Процедура лазерной терапии кожи лица Фраксель возвращает коже молодой тонус и четкость размытым контурам, придает упругость и сияние, убирает растянутость и дряблость кожи, морщины.

Применение лазерной терапии в урологии

Использование лазерной технологии при лечении урологических заболеваний эффективно как вспомогательный метод лечения в составе комплексного лечения совместно с приемом препаратов.

Лазерное лечение простаты

Лазерная терапия простаты приводит к активизации кровоснабжения пораженных участков, улучшению регенерации тканей, расширению сосудов, повышению сопротивляемости организма к болезням, бактерицидным эффектам.

Метод лазерной вапоризации

Использование метода лазерной вапоризации в отличие от обычной хирургической операции не грозит осложнениями, ее можно выполнить амбулаторно, процедура поводится бескровным методом и занимает меньше времени.

Восстановление зрения лазером

Лазерное излучение в офтальмологии применяются как для диагностирования, так и для восстановления зрения, способствуют лечению различных заболеваний и патологий глаз, например катаракту, глаукому, близорукость, дальнозоркость.

Укрепление лазером сетчатки глаза

Лазерное укрепление сетчатки глаза проводится под местной анестезией и легко переносится пациентами, поскольку современное обоудование позволяет направить лазерный луч точно в место патологии.

Лазерная коррекция зрения

В отличие от контактных линз и очков использование лазерной коррекции полностью разрешает проблему плохого зрения, и никаких дополнительных приспособлений, чтобы отлично видеть больше не требуется.

Противоопухолевое действие лазеров

Клинические и экспериментальные исследования показали, что лазерное излучение обладает противоопухолевым действием, что позволяет широко применять лазеры для лечения опухолей. Лазерное излучение наряду с высоким лечебным эффектом имеет преимущества в сравнении с хирургическими и лучевыми методами лечения опухолей.

Как лазер действует на кожу человека

Представителей различных медицинских специальностей усиленно изучают результаты воздействия лучей лазера на различные ткани, системы и органы человека. Большой интерес представляет действие лазера на кожные покровы, через который разнообразные излучения проникают в другие ткани и органы.

Все «за» и «против» лазерной хирургии

В настоящий период для применения лазера открылись новые возможности в микрохирургии и хирургии. Его использование приемлемо не только для пациентов, но и для врачей, поскольку это эффективно, безболезненно, антисептично, не имеет побочных явлений и возрастных ограничений.

Сайт может содержать контент, запрещенный для просмотра лицам до 18 лет.

Текстовые материалы, размещенные на данном сайте, защищены законом об авторских и смежных правах и могут быть использованы третьими лицами в сети Интернет полностью или частично только при указании активной гиперссылки на сайт apromed.info

Ответственность

Администрация не несет ответственности за последствия, связанные с использованием материалов сайта, размещенных для ознакомления. Мы можете использовать их на собственный страх и риск. Мы проверяем размещенные материалы на нарушение законодательства РФ.

Применение лазера и излучений в медицине

В современной медицине используется множество достижений науки и техники. Они помогают своевременной диагностике заболеваний и способствуют их успешной терапии. Медики активно применяют в своей деятельности возможности лазерного излучения.

В зависимости от длины волн оно может по-разному влиять на ткани организма. Поэтому учеными было изобретено много медицинских многофункциональных приборов, которые широко используются в клинической практике.

Обсудим применение лазера и излучений в медицине чуть более подробно.

Лазерная медицина развивается по трем основным направлениям: в хирургии, терапии и диагностике. Влияние лазерного излучения на ткани определяется диапазоном излучения, длиной волны и энергией фотона излучателя. В целом все виды влияния лазера в медицине на организм можно разделить на две группы

– низкоинтенсивное лазерное излучение;
– высокоинтенсивное лазерное излучение.

Как влияет на организм низкоинтенсивное лазерное излучение?

Воздействие таким лазером может вызывать изменение в тканях организма биофизичеческих, а также химических процессов. Также такая терапия приводит к изменениям метаболизма (обменных процессов) и к его биоактивации. Влияние лазером низкой интенсивности вызывает морфологические и функциональные изменения нервных тканей.

Также такое воздействие стимулирует сердечно-сосудистую систему и микроциркуляцию. Еще лазер низкой интенсивности повышает биологическую активность клеточных, а также тканевых кожных элементов, приводит к активации внутриклеточных процессов в мышцах. Его использование позволяет запустить окислительно-восстановительные процессы.

Кроме всего прочего подобный метод воздействия положительно сказывается на общей устойчивости организма.

Какой лечебный эффект достигается при применении низкоинтенсивного лазерного излучения?

Такой способ терапии способствует устранению воспаления, снижению отечности, устранению болезненных ощущений и активации процессов регенерации. Кроме того он стимулирует физиологические функции и иммунный ответ.

В каких случаях медики могут применять низкоинтенсивное лазерное излучение?

Такой метод воздействия показан пациентам с острыми и хроническими воспалительными процессами различной локализации, травмами мягких тканей, ожогами, обморожениями и кожными недугами. Есть смысл использовать его при недугах периферический нервной системы, болезнях опорно-двигательного аппарата и при многих заболеваниях сердца и сосудов.

Источник: https://nobest.ru/primenenie-lazerov-v-medicine.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.