Тепловые» и «нетепловые» воздействия на ткань

Фотоабляция и фотовыпаривание являются способами послойного удаления ткани. Применяемая в этом отношении дифференциация по типу «фотоабляция – это нетепловое воздействие» и «выпаривание – тепловое воздействие» является очень поверхностной и может привести к ошибочным оценкам. В конечном счете оба процесса имеют тепловую природу. Они отличаются только своей продолжительностью по времени. При фотоабляции процесс проходит намного быстрее, чем при выпаривании. Понятия «тепловой» и «нетепловой» понимаются в целом не как описание самого процесса удаления ткани, а характеризуют тепловое воздействие на пограничные зоны не удалённой ткани. «Нетепловой» означает пренебрежимо малые размеры измененной под тепловым воздействием пограничной зоны. Какие пограничные зоны считаются пренебрежимыми, зависит в значительной степени от области применения лазера. Для офтальмолога 20-ти микронная пограничная зона, измененная под тепловым воздействием при удалении роговицы безусловно является «тепловым эффектом», в то время как в известных обстоятельствах 100 мкм в лазерной ангиопластике считаются «нетепловым эффектом». Тот факт, что фотоабляция ткани в известных обстоятельствах может быть вполне «тепловой» и что выпаривание и рассечение ткани с помощью лазера непрерывного излучения может выполняться с незначительной тепловой нагрузкой, проиллюстрировано на рис. 31.

а б

Рис. 31. Независимо от типа лазера отверстия в человеческих костных тканях при низкой частоте повторения импульсов 10 Гц (слева) имеют пограничные зоны лишь с небольшим тепловым изменением, а при частоте повторени импульсов 100 Гц (справа) наблюдается ярко выраженный тепловой эффект:

а) эксимерный лазер (248 нм, 20 нс, 80 мДж)

б) СО₂-лазер (10,6 мкм, 300 нс, 100 мДж)

На рис. 31 показаны отверстия в костных пластинах, выполненные импульсным эксимерным лазером (248 нм, 20 нс) и СО₂-лазером (10,6 мкм, 300 нс). При частоте повторения 10 Гц стенки отверстий для обоих типов лазера, несмотря на различную длину волны, имеют незначительное тепловое изменение. При всех прочих равных параметрах лазерного излучения, но при частоте повторения импульсов 100 Гц, в результате наблюдается абсолютный тепловой эффект. Очевидно, что в данном случае на результат влияет не длина волны, а только частота повторения импульсов. С другой стороны, результат рассечения ткани с помощью излучения непрерывного СО₂-лазера обычно имеет тепловой эффект. Благодаря воздействию холодной струи газа (N₂, Ar, сжатый воздух) на зону рассечения горячие продукты пиролиза охлаждаются и быстрее удаляются из зоны рассечения. В результате получается пограничная зона с намного меньшим тепловым изменением. Непосредственно кромка рассечения почти не имеет видимой пограничной зоны с тепловым изменением и могла бы быть названа «нетепловой». Кроме ответа на вопрос, в какой степени удаляется ткань, важно также оценить, какие пограничные зоны ткани хотя и не удаляются, но все-таки нагреваются так сильно, что наступает коагуляция. Установлено, что в обоих случаях остается минимальная термически измененная пограничная зона, которую нельзя сократить. Величина этих пограничных зон зависит не от процесса удаления ткани, а исключительно от поступления энергии в пограничную зону. Поступление энергии в пограничную зону обусловлено в основном двумя процессами. Пограничная зона может нагреваться оптическим излучением, которое достигает ее непосредственно, или за счет теплопроводности (рис. 32).

Рис. 32.Поглощеное лазерное излучение удаляет нагретую до нескольких сотен ^оС ткань (перекрестная штриховка). Но излучение проникает далее в ткань. Поглощенное там излучение недостаточно для удаления ткани, но приводит к коагуляции в слое, соответствующем глубине проникновения света (штриховка с наклоном влево). В дополнение непосредственному нагреванию за счет энергии излучения окружающая ткань нагревается из-за теплопроводности (штриховка с наклоном вправо).