Основные принципы применения лазеров

Бесконтактное применение. В этом случае лазерное излучение доводится до биоткани с помощью системы доставки излучения без касания биоткани. В качестве системы доставки могут быть использованы:

– зеркально-линзовый манипулятор,

– кварцевое или стеклянное волокно (в этом случае ограничена длина волны излучения: ближний УФ, видимый ближний ИК – материалом световода).

Излучение, прошедшее через систему доставки, фокусируется в пятно, размер которого меньше диаметра световода, с помощью фокусирующих элементов (которые могут быть включены в состав манипулятора или являться оконечной частью световода). Световод не обеспечивает сохранность когерентности и коллимации пучка, и излучение выходит из него под довольно большим углом расходимости. Поэтому диаметр фокального пятна при использовании световода много больше, чем при использовании зеркально-линзового манипулятора.

Контактное применение

При контактном методе кварцевое волокно, применяемое для доставки излучения, касается обрабатываемой ткани.

В качестве оптических конечных устройств могут применяться:

– так называемые исследовательские зонды,

– ручные аппликаторы (дефокусированное излучение) могут быть с газовой и жидкостной промывкой,

– фокусирующие манипуляторы,

– эндоскопы,

– операционные микроскопы,

– щелевые лампы (в офтальмологии).

Типичная комбинация: зеркально-линзовый манипулятор и операционный микроскоп. Манипулятор обеспечивает возможность перемещения луча по операционному полю в пределах нескольких сантиметров.

Фокусировка излучения

Может быть осуществлена во всех системах доставки излучения и конечных компонентах, кроме ручных аппликаторов. Фокусировка на желаемое место применения осуществляется при оптическом контроле с помощью юстировочного луча. При поверхностной коагуляции или коагуляции небольших сосудов (диаметром до 4 мм), оказывается более предпочтительным применение расфокусированного пучка.

Размер лазерного пятна можно изменять

– изменением фокусного расстояния фокусирующей линзы,

– варьированием расстояния от линзы до поверхности ткани.

Можно работать как в сходящемся, так и в расходящемся пучке. При работе в сходящемся пучке при слабом поглощении может быть обеспечена большая равномерность плотности мощности излучения по глубине ткани (уменьшение плотности мощности излучения за счет ослабления при поглощении компенсируется ее увеличением за счет фокусировки). Однако, если изменение плотности мощности излучения трудно контролировать, лучше работать в расходящемся пучке, чтобы избежать нежелательно высоких плотностей энергии. При работе в сходящемся пучке необходимо принимать в расчет, что оптический показатель преломления биоткани больше, чем воздуха, поэтому в ткани фокус располагается глубже, чем в воздухе.

Кварцевое волокно можно применять для эндоскопических целей. Часто используется жидкостное или газовое охлаждение наконечника волокна. При применении волокна принципиальное значение имеет его наконечник. Возможны различные варианты, в частности:

– плоский конец (оголенное волокно),

– в виде фокона (обеспечивает большую расходимость),

– с «горячим» наконечником – металлический колпачок, в центре которого иногда делают отверстие, через которое часть излучения достигает ткани.

Наконечник преобразует световую энергию в тепло (оптический перенос энергии отсутствует, тепло передается теплопроводностью), сапфировые наконечники (шарообразный, цилиндрический – для коагуляции, конический – для рассечения). Сапфир прозрачен для широкого диапазона длин волн, физиологически нейтрален, устойчив к воздействию кислот и щелочей, обладает высокой температурой плавления (~2000°С) и очень высокой теплопроводностью среди неметаллов. Сапфировые наконечники надеваются на конец волокна. Они изменяют определенным образом характеристики лазерного излучения, выходящего из волокна, и присовокупляют к эффекту коагуляции эффект выпаривания. Сапфировые наконечники могут использоваться как в эндоскопической, так и в обычной хирургии. Заостренные сапфировые наконечники сильно концентрируют излучение и поэтому могут использоваться для рассечения ткани. При применении закругленных наконечников достигается равномерное распределение излучения, и обеспечивается последующая коагуляция. Применение цилиндрических сапфировых наконечников c плоским основанием эффективно для достижения гемостаза.