Применение лазера: Эффективность применения лазерных технологий в хирургической стоматологии и парадонтологии

Эффективность применения лазерных технологий в хирургической стоматологии и парадонтологии

Михайлова А.Б.

Термин «лазер» является аббревиатурой, составленной из начальных букв английских слов: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что переводится как «усиление света вынужденным излучением», так как действующим фактором лазера является направленный световой поток. Усиление и генерация электромагнитных колебаний в лазерах осуществляется за счет вынужденного излучения квантовых систем, которые преобразуют проводимую извне энергию (энергию накачки) в энергию излучения (света). Лазеры подразделяются на непрерывные и импульсные. Возможна комбинация непрерывного и импульсного режимов.

К основным свойствам лазерного излучения относят интенсивность, на-равленность, монохроматичность, когерентность и поляризация. Именно эти свойства являются необходимыми, чтобы лазерное излучение оказывало избирательное воздействие на биологическую ткань и дозировало бы степень этого воздействия от коагуляции до испарения и разреза.

В основе использования хирургических лазеров лежат два основных принципа: альтернативное применение высокоинтенсивного лазерного излучения в качестве скальпеля, как многопрофильного хирургического инструмента, и физического фактора, обладающего широким спектром биологического действия. Лазерная хирургия основана на деструктивном воздействии на биоткани: тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты от лазерного излучения вызывают деструкцию ткани. В качестве деструктивного фактора чаще всего используют энергию тепла. Лазерный свет поглощается определенным структурным элементом, входящим в состав биоткани. Поглощающее вещество носит название «хромофор». Эффективность лазерной хирургии определяется эффективностью преобразования энергии лазерного пучка света в тепло на поверхности или в объеме биоткани. «Поглотителями» света в мягких биотканях являются природные эндохромофоры, а «рассеятелями» — клетки биоткани и морфологические особенности их структуры. Природным эндохромофорами являются вода, гемоглобин, меланин, редко протеин.

Каждый из этих хромофоров имеет свою спектральную зависимость. Тот из хромофоров, который для данной длины волны поглощает лазерный луч сильнее, называется «доминирующим хромофором». Именно они определяют глубину проникновения света в биоткань. Например, такой хромофор как вода, имеет коэффициент поглощения, соответствующий длинам волн от 200 до 20000 нм. Это основной диапазон длин волн хирургических лазеров. Глубина проникновения лазерного света СО2 – лазера и Er:YSGG лазера составляет 0,05 мм; Er:YAG лазера – 0,005 мм; Nd:YAG лазера — 11,5 мм. Учитывая то, что морфофункциональные характеристики сказываются на эффекте лазерного воздействия, необходимо учитывать все возможные реакции локального и общего свойства [3, 4, 5].

Лазеры оказывают различные воздействия на биоткани в зависимости от параметров их воздействия, что требует особого внимания к выбору длины волны, дозировании лазерного излучения, выходной мощности лазера. Недооценка этих параметров может привести к серьезным осложнениям и врачебным ошибкам.

Особое внимание должно уделяться охлаждающим системам на лазерах.

Для применения в хирургической стоматологии наиболее перспективными признаются установки с длинами волн лазерного излучения, которые обеспечивают оптимальное поглощение лучевой энергии жидкостью, влажными тканями и кровью. Процесс резки (абляции) биоткани лазерным лучом сопровождается термическими эффектами и механизмами деструкции биотканей. Следствием является взрывное испарение тканей воды и выброс из зоны нагрева водяных паров вместе с фрагментами клеточных и тканевых структур с образованием зон повреждения биоткани в области взаимодействия лазерного пучка и биоткани. С физической точки зрения следует говорить о двух характерных для лазерного воздействия зонах: зоне испарения (абляции) ткани с формированием абляционного кратера и зоне термонекроза. Лазерные раны характеризуются активной ранней пролиферацией клеточных элементов макрофагального и фибропластического ряда на границе тканей, подвергшихся лазерному воздействию и интактных тканей.

В процессе заживления лазерных ран не отмечаются формирования демаркационной нейтрофильной инфильтрации на границе поврежденных и неизмененных тканей, столь характерной для хирургических «скальпельных ран».

Применение лазеров в хирургической практике имеет ряд преимуществ, обусловленными уникальными свойствами и спецификой воздействия лазерного излучения на биологические ткани. Отсутствие прямого контакта инструмента с биотканью при проведении хирургического вмешательства с помощью луча лазера резко снижает опасность инфицирования оперируемых органов. Излучение лазера убивает патологическую микрофлору в операционной зоне, чем уменьшается вероятность послеоперационных осложнений.

Привлекательность лазерных технологий объясняется рядом их преимуществ перед альтернативными методами. Прежде всего, рассекая ткани, лазерный луч одновременно коагулирует сосуды на стенках разреза [2]. Минимальным оказывается и послеоперационный отек. Уменьшаются операционные и послеоперационные боли, снижается психологическая травма, особенно у детей.

Важным качеством хирургического лазера является то, что обработка им тканей стимулирует процессы регенерации. Усиление репаративных процессов в области раневого дефекта происходит вследствии активации метаболических процессов и клеточных элементов системы мононуклеарных фагоцитов (макрофагов) и улучшении микроциркуляции. Излучение обладает широким спектром лечебного действия: вызывает выраженный противовоспалительный эффект, нормализует циркуляцию, понижает проницаемость сосудистых стенок, обладает фибрино-тромболитическим свойством, стимулирует обмен веществ, регенерацию тканей и повышает содержание в них кислорода, ускоряет заживление ран, предотвращает образование грубых послеоперационных рубцов и др.

Таким образом, луч лазера — это высокоточный бесконтактный, бескровный, стерильный и бактерицидный инструмент, позволяющий значительно сократить процесс послеоперационного заживления.

CО2–лазер нашел свое применение для диссекции тканей, фотокоагуляции, обеспечении надежного гемостаза.

В литературе указано на достаточно широкое применение лазера в имплантологии. Разрез для поднятия лоскута, вапоризация грануляционной ткани, наметка будущего местоположения имплантата (вместо пилотного сверла) и угол, под которым он будет установлен, раскрытие имплантата. Эрбиевый лазер способен удалять бляшки с поверхности имплантатов без каких-либо морфологических изменений их поверхности. Отмечено также бактерицидное действие лазера на поверхность имплантата даже при низкой мощности [3, 4, 5].

Хирургические методы лечения заболеваний пародонта имеют большое распространение во многих странах [1, 2, 4]. Наиболее эффективной по сравнению с кюретажем является лоскутная операция, при которой ликвидируются пародонтальные карманы. Один из этапов этой операции, определяющий ее исход — деэпителизация внутренней поверхности пародонтального кармана. Обычно это делают с помощью ножниц, кюрет и других механических способов. Такие манипуляции травмируют лоскут, и после его укладки нередко наблюдается его склерозирование, рубцевание, что приводит к значительной ретракции десны с обнажением зубов порой ниже первоначального уровня.

При использовании лазерного способа абляции результаты намного лучше. Деэпителизацию внутренней поверхности пародонтального кармана проводят слегка расфокусированным лазерным лучом. При этом происходит полное послойное испарение остатков зубных отложений, микробных колоний, грануляций и эпителия [1, 5].

Одним из лазеров последнего поколения, перспективных в стоматологии и представленный в нашей поликлинике, является лазер «Opus Duo». Эта лазерная система разработана для обработки мягких и твердых тканей, сочетает в себе углекислотный и эрбиевый лазеры. Лазер на основе кристалла Er, Cr:YSGG (эрбий, хром, иттрий, скандий, галлий и гранат) на длине волны 2789 нм. Прибор также способен резать и коагулировать мягкие ткани. Поскольку энергия лазера интенсивно поглощается водой, которая составляет большую часть объема мягких тканей, резка получается эффективной и атравматичной. Выявлены существенные отличия, которые выражаются в том, что процесс заживления после применения лазера происходит под тканевым комплексом, состоящем из фибрина, тканевого детрита и нейтрофильных лейкоцитов.

Этот комплекс защищает раневой дефект от бактериальной инфекции и препятствует врастанию эпителия в рану. Отсутствует нагрев и вибрация во время вмешательства и пациент практически не испытывает неприятных ощущений. Появляются огромные возможности в хирургии костной и мягкой тканей, лечение слизистых оболочек, удаление мягкотканых образований. Также использование лазера открывает обширные возможности: с помощью лазера можно изменить форму десны для создания красивой улыбки. Быстро, без кровотечения и наложения швов, можно уменьшить глубину зубодесневых карманов, провести френулопластику, пластику уздечки языка, вестибулопластику, удалить новообразования небольших размеров без наложения швов, проводит биопсию в стерильных условиях, осуществлять лечение заболеваний слизистой оболочки. Это только малый перечень процедур, проводимых с использованием этого типа лазера. Эффективность доказана клинически – с его помощью произведено множество вмешательств на костных тканях челюстно — лицевой области, включая синус – лифтинг. Подавляющее большинство врачей отмечают повышение комфортности пациентов во время лечебных процедур, отсутствие страха при повторном лазерном лечении.

Благодаря современной лазерной системе «Opus Duo» в нашем отделении проведено хирургическое лечение 135 пациентов с различной патологией и локализацией в челюстно-лицевой области в период с января 2010 года по март 2012 года. Возраст пациентов от 18 до 75 лет. Среди вмешательств наиболее часто проводилась френулопластика в области верхней и нижней губ, вестибулопластика, удаление доброкачественных новообразований как слизистой полости рта, так и образований, расположенных на коже лица, границе красной каймы губ. Результатом является практически полное отсутствие коллатерального отека, не наблюдается болевой синдром, ранние сроки эпителизации раны, формирование мягкого эластичного рубца на слизистой полости рта. Операция с использованием СО-2 лазера проходит с минимальным кровотечением, которое полностью прекращается после лазерной коагуляции.

Неоднократно проведены основные оперативные методы лечения воспалительных (радикулярных) кист челюстей — цистотомия и цистэктомия – с помощью эрбиевого лазера «Opus Duo». Что касается результатов, то выраженный послеоперационный болевой синдром, требующий приема обезболивающих препаратов, по сравнению с «традиционной» и «лазерной» цистэктомией больше определялся у пациентов без применения лазера. Причем боли регистрировали более длительное время после операции – до 4-5 дней, в то время как при использовании лазерных технологий отмечались менее интенсивные боли, не требующие приема обезболивающих препаратов, в течение 1-1,5 дней. Это может быть связано с тем, что при воздействии лазера не происходит стрессорного воздействия на нервные клетки, так как лазерная энергия поглощается клеточной жидкостью, а не нервными окончаниями. При использовании традиционного метода цистэктомии коллатеральный отек мягких тканей наблюдали от 3 до 7 дней. При использовании Er:YAG лазера коллатеральный отек был не выраженным и определялся в течение 2-3 дней. Этому может способствовать отсутствие давления, трения и вибрации тканей во время операции, что приводит к минимальной травме окружающих тканей. Процесс заживления лазерной раны сопровождается отсутствием нейтрофильной инфильтрацией тканей, столь характерной для «скальпельных ран» при традиционном методе. Эпителизацию при традиционном методе цистэктомии наблюдали на 7-8 сутки, в то время как при использовании хирургических лазеров эпителизация наступала на 5-6 сутки, что позволило снимать швы в более ранние сроки.

Таким образом, можно отметить как клинически, так и со слов пациентов, что применение Еr:YAG и СО-2 лазера в современной лазерной системе «Opus Duo» способствует снижению болевой реакции, уменьшению послеоперационного отека, сокращению сроков эпителизации послеоперационных ран. Учитывая физические свойства лазеров, во время манипуляций происходит стерилизация операционной области от микрофлоры, меньшая травматизация тканей во время операции, снижение риска возникновения инфицирования окружающих тканей. Одним из основных результатов, учитывая выше перечисленные данные, является сокращение сроков лечения пациентов.

Список литературы:

1. Иванов А.С. Руководство по лазеротерапии стоматологических заболеваний. СПб.: 2000 – 69 с.
2. Масычев В.И., Рисованный С.И., Рисованная О.Н. Лазеры и особенности их использования в стоматологии. Внедрение в лазерную стоматологию. – Краснодар, 2005. – с. 7-24.
3. С.В. Тарасенко, А.В. Толстых, В.Н. Царев и др. Применение хирургических лазерных технологий для лечения одонтогенных кист челюстей. / Кафедра. 2008. — т.7, No3, с. 38-41.
4. Тарасенко С.В., Тарасенко И.В., Лазарихина Н.М. Лазерная пародонтальная хирургия //Учебное пособие. – М.: ООО «Принт маркет». – 2009, 58 с. 5. Тарасенко С.В., Пахомова А.В., Царев В.Н. и др. Радикулярные кисты челюстей //Учебное пособие. – М.: ООО «Принт маркет». – 2011, 64 с.

23 реинкарнации лазера, которые нас окружают в повседневной жизни

Под катом — научно-популярная лекция о современном применении лазеров и принципах работы лазерных устройств, тех самых, которые помогают победить рак и идентифицировать коронавирус, определять строение тканей, передавать данные и строить города, сводить татуировки и делать мышей счастливыми.

Ну и, надеюсь, вы уже видели самую большую в мире лазерную установку длиной 130 метров, установленную в Сарове в ВНИИЭФ. Она предназначена в том числе для изучения термоядерного(!) синтеза.

Эта статья — расшифровка лекции Дмитрия Артемьева, старшего преподавателя кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета и м.н.с. научно-исследовательской лаборатории «Фотоника». Дмитрий прочитал эту лекцию в нашей самарской Точке кипения прямо перед введением режима всеобщей самоизоляции.

Что такое свет

Для полноты картины начнем с азов. Из курса физики известно, что свет — это электромагнитная волна или поток фотонов. Поскольку одна из характеристик электромагнитных волн — длина волны, под светом (излучением) мы будем подразумевать электромагнитную волну длиной от 1 нанометра до нескольких сантиметров. Таким образом, наше определение покрывает диапазон от рентгеновского до инфракрасного излучения.

Видимый для нашего глаза диапазон занимает очень маленький интервал, порядка 300 нанометров.

Если говорить про диковинные диапазоны, такие, как рентгеновские, то, например, в прошлом году создание лазера на свободных электронах, который работает в рентгеновском диапазоне, стало одной из главных тем и было номинировано на Нобелевскую премию по физике. Интересно, что победитель в этой номинации тоже был связан с лазерной техникой: премию присудили за создание сверхкоротких и сверхмощных импульсов. Кстати, часть исследований проводили в России, в Нижегородском институте общей физики.

Чем лазер отличается от обычной лампочки

На картинке — сравнение основных характеристик. Особо отметим, что максимальная мощность лазера многократно выше мощности источников, которые применяются в лампах. Но не каждому лазеру это нужно: часто для применения достаточно долей ватта, милливатта или микроватта, чтобы получить просто какое-то определенное излучение.

Вспомним, что ширина видимого диапазона излучения — порядка 400 нанометров. Примерно такой же по ширине спектр имеет лампа накаливания, поэтому при перемешивании цветов мы видим белый свет. В свою очередь, ширина диапазона лазера может составлять 0,1 нанометра. Это уникальное свойство лазера используется при проведении некоторых спектральных исследований и точных прецизионных измерений.

Если посветить лазерной указкой из одной стороны комнаты в другую, мы увидим на противоположной стене лишь небольшое пятно, демонстрирующее узкую направленность излучения и малую расходимость пучка лазера. А у лампы дневного света или накаливания излучение практически изотропно, т.е. направлено во все стороны.

У естественного света отсутствует определенная направленность вектора электрического поля, это означает, что свет не поляризован. То есть у света обычной лампочки вектор E (напряженность) направлен в различные стороны. В случае лазерного излучения вектор E имеет определенное направление, колебания происходят в одной плоскости. Такая поляризация тоже делает лазерное излучение в какой-то степени уникальным.

Физика процесса

Лазер изобрели в конце 50-х прошлого столетия. В 1964 году за открытие лазерного излучения американец Чарльз Таунс и советские ученые Александр Михайлович Прохоров и Николай Геннадьевич Басов получили Нобелевскую премию. Причем Прохоров и Басов открыли не лазер, не усиление света, а усиление излучения микроволнового диапазона, так называемый мазер.

Лазер — аббревиатура из пяти латинских букв: Light Amplification by Simulated Emission of Radiation. В переводе с английского это означает «усиление света под действием вынужденного излучения». Ниже представлены три диаграммы. Сначала, чтобы произошло излучение, необходимо, чтобы электрон или частица перешли в возбужденное состояние. Для этого частица должна получить энергию. После этого она перейдет на более высокий энергетический уровень.

Дальше возможны два сценария. Если частица случайным образом перейдет на более низкие энергетические уровни, то мы получим спонтанное излучение. Однако если на частицу, находящуюся на верхнем энергетическом уровне, воздействовать определенным фотоном, то есть направить на нее свет определенной длины волны, то произойдет уже вынужденное излучение. И фотон, рожденный в результате такого внешнего воздействия, будет тождествен тому фотону, с которым он провзаимодействовал. Так получается когерентное излучение, при котором волны равны друг другу.

Как устроен лазер

Перед вами — схема первого лазера. Это классический рубиновый лазер, созданный в 1960 году американским ученым Теодором Мейманом. Для работы прибора нужна активная среда, в данном случае — кристалл рубина, и два зеркала. Одно зеркало — глухое, с коэффициентом отражения, близким к единице. Второе — полупрозрачное, в зависимости от типа лазеров коэффициент отражения у него может отличаться как на доли процента, так и на десятки процентов относительно глухого зеркала.

В качестве оптической накачки для твердотельных лазеров, как правило, используется другое оптическое излучение. В первом лазере на кристалле рубина применялись лампы белого света, которые содержали синий и зеленый спектры — именно их кристалл рубина поглощает лучше всего.

Итак, классическая схема лазера: это активное вещество (рубин), резонатор (два зеркала) и система накачки. В других схемах накачка может происходить не только от оптического излучения, но и, например, при помощи электрического разряда (в газовых лазерах). Но в первую очередь лазеры отличаются по типу активной среды: твердотельные лазеры, газовые лазеры, лазеры на парах металлов. Выше мы упоминали лазер на свободных электронах, сейчас он активно разрабатывается и модернизируется. Также сейчас популярны диодные (полупроводниковые) лазеры и волоконные, где в качестве активной среды используется оптическое волокно.

Где применяется лазерное излучение

Лазерное излучение можно использовать в медицине, промышленности, связи, военном деле и науке. На картинке ниже — примеры медицинских инструментов. Так, сейчас очень популярны лазерные скальпели для коррекции зрения. Они помогают скорректировать геометрию хрусталика, чтобы избавить от близорукости или дальнозоркости, исправить астигматизм и так далее. Лазер идеален для операций на глазе не только из-за очень маленьких размеров пучка — важно и то, что время воздействия таким скальпелем можно сократить до фемтосекунд. Различные типы излучений используются для косметических операций. А в стоматологии ультрафиолетовое излучение применяют для затвердевания зубного клея, который очень хорошо его поглощает.

В промышленности с помощью лазеров производится точнейшая обработка стали: гравировка, вырезание отверстий с очень тонкой и чистой кромкой. Свойства лазерного излучения используют для закаливания некоторых металлов. Чаще всего в современной промышленности применяется волоконный лазер.

В строительной сфере лазеры применяют, чтобы определять расстояния или выстраивать геометрию. Сейчас лазерные уровни продаются во всех строительных магазинах, причем стоят недорого.

Военные и охотники уже давно используют лазерные прицелы. При этом лазер редко используют для прямого нанесения ущерба: пока такие аппараты слишком громоздки. Например, в американских вооруженных силах проводился эксперимент, в ходе которого лазерная установка устанавливалась на самолете. Для чего понадобился целый самолет? Несмотря на небольшой по размерам излучатель, система накачки потребляла огромное количество электроэнергии, а активная среда сильно нагревалась. Так что почти все пространство самолета занимали системы питания и охлаждения лазера.

В нашей стране также разрабатываются подобные системы. Пару лет назад у нас было анонсировано лазерное оружие «Пересвет». Пока о нем известно только то, что оно размещается на мобильной платформе, на грузовике. В остальном, увы, — гостайна.
Отдельно надо сказать про использование лазеров в научных исследованиях. Например, ученые в Сарове используют лазер в процессе термоядерного синтеза: для облучения мишени излучение высокой мощности фокусируется в пятне минимальных размеров.

Такие лазеры могут занимать большие пространства: для термоядерной реакции нужен серьезный источник излучения, размеры которого могут достигать сотен метров.

Лазерная установка УФЛ-2М в Сарове

Наряду с такими гигантами, сравнимыми по габаритам с футбольными стадионами, в последнее время набирают популярность миниатюрные лазеры на так называемых наноструктурах.
Лазеры активно используются в системах связи, в том числе спутниковых. Одно из самых полезных для связистов свойств — распространение излучения в оптическом волокне: оптоволоконные системы позволяют передавать до сотен гигабайт в секунду на огромные расстояния.

Как устроено оптоволокно

Принцип работы оптического волокна основан на эффекте полного внутреннего отражения. Посмотрите на картинку ниже: у нас есть струя воды, и если на вход подать излучение, то при изгибе струи оно не выходит наружу, а распространяется внутри.

Именно так и распространяется излучение по среде с более высоким показателем преломления относительно его оболочки. Этот принцип позволяет передавать данные на десятки, сотни и тысячи километров с минимальными потерями.

В качестве источника оптического излучения используются либо светодиоды, либо лазерные диоды. У лазерного диода более высокие характеристики, но и стоит он дороже.

В телекоммуникационной технике, как правило, применяют полупроводниковые лазеры с длиной волны 1,3 или 1,55 микрометра. Эти длины волн не попадает в полосу поглощения различных гидроксильных групп, которые есть в составе волокна. Таким образом, сигнал не поглощается и не затухает на протяжении многих километров.

В качестве детекторов можно использовать фотодиоды, PIN-диод и лавинный фотодиод. Они отличаются по чувствительности. Если нужно зарегистрировать очень слабый сигнал, берут лавинный фотодиод. Если сигнал на десятки–сотни ватт, то можно применить любые другие типы фотодиодов.

Лазерное излучение и биологические объекты

При падении лазерного пучка на биоткань может произойти поглощение этого излучения, а также пропускание, рассеяние или флуоресценция. Еще один из возможных вариантов — абляция, сгорание верхних слоев ткани. При этом внутренние слои не повреждаются.

При поглощении имеет место коагуляция различных частиц, то есть их слипание. Этот эффект применяется при использовании лазера в хирургии — в качестве лазерного скальпеля. В отличие от механического скальпеля, разрез сосуда или ткани происходит практически бескровно. К тому же лазерный луч может быть значительно тоньше, чем острие металлического скальпеля.

На графике ниже — элементы, которые могут находиться в сосудах, в крови, в тканях кожи. Как мы знаем, человек более чем на 70% состоит из воды. Вода также присутствует в каждой биологической ткани. Есть меланин, который окрашивает нашу ткань. Если мы загорели летом, то меланина в тканях кожи становится существенно больше. А имеющийся у всех нас гемоглобин может быть в двух состояниях — насыщенный кислородом (оксигемоглобин) и без кислорода (дезоксигемоглобин).

График показывает, насколько активно различные элементы поглощают излучение с разными длинами волн. Таким образом, при использовании лазера с определенной длиной волны мы можем добиться селективного поглощения.

Или, к примеру, возьмем два источника излучения с разными длинами волн: один попадает в максимум поглощения, другой — в минимум. При дифференциальном контрасте можно получить концентрацию определенных веществ. Мы видим, что максимумы спектров окси- и дезоксигемоглобина разнесены между собой. Таким образом мы можем определить концентрацию, например, оксигемоглобина.

Это очень важно при проведении хирургических операций. Сейчас в любом хирургическом отделении стоит прибор, который отслеживает насыщенность крови кислородом. Этот датчик позволяет в режиме реального времени определять, что происходит с тканью пациента в нужном месте.

Диагностика, визуализация, лечение рака…

В некоторых диагностических системах используют несколько лазеров с разными длинами волн. Они помогают проводить исследования по различным клеточным структурам: как они себя ведут, какую дают реакцию на препараты.

Выше упоминалось, что лазер может счищать верхние слои кожи. Это используется, в частности, для удаления татуировок. Косметологические салоны сводят «наколки» твердотельным лазером с длиной волны 1064 нанометра.

Еще одно распространенное применение лазеров — фотодинамическая терапия, которая часто применяется при лечении онкологических заболеваний. Вначале в ткань человека вводится фотосенсибилизатор — вещество, которое накапливается в агрессивных раковых клетках. После этого на опухоль — она, как правило, окружена здоровой тканью — воздействует лазер с длиной волны, попадающей в максимум поглощения данного фотосенсибилизатора. В результате излучение поглощается только раковыми клетками. Таким образом, мы выжигаем раковую опухоль, не задевая здоровую ткань.

Лазер применяется в медицине для визуализации. Например, в оптической томографии он служит источником света (см. схему). В качестве источника света также можно использовать суперлюминесцентный диод: он также излучает за счет вынужденного рассеивания, но не имеет такой степени когерентности.

Источник света направлен на светоделитель. Часть излучения отражается на зеркало, а другая направляется на объект, отражаясь от которого обе волны могут взаимодействовать между собой. Если две когерентные длины волны взаимодействуют между собой, происходит интерференция. И на детекторе мы регистрируем набор интерференционных полос, после обработки которых можно получить картинку среза ткани.

Оптический когерентный томограф, принцип действия которого показан на схеме, есть во всех крупных городах. Данная технология позволяет построить трехмерную картину объекта, в данном случае — глаза. И пространственное разрешение, где мы можем отделить один пиксель от другого, может составлять единицы микрон. Аналог данной технологии — ультразвуковое исследование. Только для УЗИ используется не оптическое излучение, а ультразвуковая волна. У ультразвука глубина проникновения выше, чего не скажешь о точности: пространственное разрешение измеряется в миллиметрах, а не в микронах.

Почему нужно комбинировать методы

В Самарском университете данный подход использовали для исследования тканей кожи и легкого с онкологическими образованиями. На фото слева — восстановленное 3D-изображение тканей легкого. А справа — фотография участка, с которого происходила регистрация сигнала.

На картинке слева заметно различие структур между собой. Черное — это воздух, оттуда сигнал не приходил. Пористая структура, похожая на губку, — это здоровая ткань легкого. При переходе вправо можно наблюдать, как возникают слои. Они более плотные и имеют определенную структуру, которая характерна для онкологических новообразований в тканях легкого. Это пример плоскоклеточного рака, удаленного в результате операции в Самарском онкологическом центре.

Такой же подход применялся для исследования тканей кожи. С его помощью легко определить базально-клеточную карциному, однако другие типы рака часто бывают похожи между собой, и диагностировать конкретный тип заболевания становится невозможно. Поэтому оптические методы исследования необходимо дополнять спектральными.

На следующей иллюстрации представлена диаграмма комбинационного (неупругого) рассеяния света, так называемое рамановское рассеяние. Здесь мы снова наблюдаем энергетические уровни, с которыми познакомились при рассмотрении вынужденного рассеяния.

На картинке показано, как лазерное излучение возбуждает колебания в молекуле. При этом 99,999% этого излучения не изменяет длины волны. Но некоторая часть излучения после взаимодействия с молекулой может измениться. Эта доля изменения энергии соответствует колебанию связей, на которые было направлено лазерное излучение.

В результате комбинационного рассеяния света мы получаем набор полос, положение которых привязано к конкретному колебанию нашего объекта. С помощью этих данных мы можем определить, какие колебания у нас есть. В свою очередь, по интенсивности колебаний определяется количественный состав этих компонент.

На фото — момент исследования в Самарском онкологическом центре. Так происходит визуализация образца ткани при помощи дерматоскопа, разработанного там же.

На следующем слайде — характерные графики спектров комбинационного рассеяния для кожи и новообразований. В определенных полосах спектра интенсивность может увеличиваться либо уменьшаться. Так, в полосе №2 интенсивность для злокачественной меланомы увеличивается на 100%. И за увеличение этой интенсивности отвечает изменение компонентного состава в этой области. В частности, если речь идет о биохимических изменениях в ткани, то меняется соотношение ДНК и РНК в клетке. Также может меняться соотношение белков и липидов в ткани.

Подобное исследование проводилось и для тканей легкого. Мы видим, что можно отличить злокачественные образования от доброкачественных. Также для анализа данных могут применяться различные математические подходы — например, регрессионные модели, которые позволяют быстро находить спектральные отличия в большом массиве данных.

Итак, исследование биологического объекта при помощи лазеров и спектральной техники позволяет получить огромный набор данных. Для их обработки приходится прибегать к математическим методам, которые, в свою очередь, надо реализовать на компьютере с использованием специального ПО.

Подведем итоги

Биофотоника дает широкие возможности для диагностики состояния тканей в режиме реального времени, позволяет осуществлять лазерную абляцию — очищение верхних слоев кожи. Лазерный скальпель широко применяется в хирургии. Также при облучении лазером в организме могут ускоряться какие-то процессы, например выработка кислорода в сосудах или каких-то тканях. Либо замедляться, если это необходимо.

Все оптические технологии используются для неинвазивных исследований — без непосредственного контакта инструмента с тканью. Для более точного исследования в различных диапазонах можно использовать сразу несколько лазеров. Но это далеко не все возможности. Мы не упомянули такое интересное направление, как оптогенетика — воздействие лазерного или оптического излучения на когнитивные функции. Исследователи воздействуют на нейроны в определенных областях мозга, пытаясь улучшать настроение, стимулировать выработку гормонов и так далее. Пока такие опыты проводятся на животных. На фото — мышь, в череп которой вживлено оптическое волокно для соответствующих исследований.

В связи с текущей пандемией стоит отметить, что упомянутая выше рамановская спектроскопия — технология, которая может использоваться для исследования вирусов. Здесь снова междисциплинарный подход: вирусы — частицы размером 20–200 нанометров, нужно их как-то уловить. Вирусы содержатся в крови, которая движется по некоему капилляру. Следовательно, в капилляр устанавливаются специальные наноловушки — наноструктуры, способные поймать и захватить частицы определенного размера. После захвата частиц проводим их облучение лазером и регистрацию рамановского рассеяния — вот теперь мы можем точно сказать, что это. Преимущество оптических технологий в данном случае в том, что вирусы обнаруживаются даже при минимальной их концентрации.

***

На наш взгляд, мы перечислили большинство наиболее интересных областей применения лазеров. Хотя наверняка могли что-то забыть. Так что, если кто-то подкинет интересных фактов в комментариях, с удовольствием поплюсуем.

Практическое применение лазеров

Измерительная лазерная технология используется при проведении различных измерений, а также для контроля размеров, качества материалов, изделий, линейных перемещений.

Эти технологии отличаются высокой скоростью, позволяют проводить измерения бесконтактно.

Лазерные измерители основаны на принципах голографии и позволяют обнаруживать поверхностные дефекты размером до 1 мкм, находить и количественно определять статические и динамические деформации различных деталей.

Перспективно использование лазеров в химической технологии. Лазерную интенсификацию химических реакций можно рассматривать как разновидность фотохимических процессов. Использование лазерного излучения в химической технологии перспективно для получения новых продуктов, осуществления новых химических реакций, интенсификации существующих химико-технологических процессов.

В производстве интегральных схем действие лазера используют для локальной термической диссоциации некоторых металлсодержащих органических соединений при изготовлении пленочных элементов схем; интенсификации процессов локального окисления и восстановления; для получения тонких пленок путем испарения материалов в вакууме.

Термическое действие лазерного излучения может быть применено для поверхностного упрочнения (закалка и «залечивание» микродефектов оплавлением) быстроизнашивающихся металлических деталей.

В пищевой промышленности выделяют два направления практического применения лазеров: для целенаправленного воздействия на вещество, а также для передачи и обработки информации, осуществления контроля и измерений.

Использование энергии излучения гелий-неонового лазера для обработки воды при производстве хлеба позволяет интенсифицировать созревание теста, не увеличивая дозы дрожжей, а также повышать выход и качество хлеба в целом.

Эффект лазерной активации апробирован и внедряется в производстве молочных продуктов, что позволяет экономить 10 — 30% реагентов, ускорять процессы в 1,2 – 2 раза, уменьшать расходы тепла, электроэнергии, чистой воды, улучшать качество готовой продукции и сточных вод. Лазерная активация молока повышает продолжительность бактерицидной фазы и качество молока по бактериальной обсемененности.

Обработка молока позволяет снижать кислотность молока при приемке, сокращается время получения молочных продуктов (например, кефира). При этом улучшаются органолептические свойства готовой продукции – кефира, сметаны, пастеризованного молока, творога, мороженого.

Лазеры используются и для ускорения производства безалкогольных напитков с улучшенными свойствами, сохранения качества мяса и мясопродуктов.

Лазеры широко применяются как датчики и регуляторы на технологических линиях, они помогают при производстве этикеток, маркировке продуктов, при помощи лазеров осуществляют контроль и анализ показателей в процессе пищевого производства. Например, используется лазерная флуоресцентная экспресс-диагностика для бактериальной обсемененности продуктов.

При контроле технологии производства сыра перспективно применение волоконно-оптической системы лазерной флуоресцентной диагностики Это позволяет обнаружить нарушение технологии и определять звено в технологической цепочке. Кроме того, методика позволяет установить критические сроки использования объектов очистки технологической системы, что существенно удешевляет процесс изготовления продукции и сокращает простой оборудования.

Предварительная апробация метода и аппаратуры лазерной флуоресцентной диагностики для оценки качества пищевых продуктов (молока, молочнокислых продуктов, сыра, вина, пива) подтвердила его эффективность на всех этапах их изучения, хранения, реализации и применения.

Исследования ученых (Б.Ф. Федоров, 1988; В.К. Асенов, 1993; Н.Ю. Выхрест, 1999 и др.) подтверждают эффективность использования лазерных технологий в пищевой промышленности.

Находит применение лазерная обработка для стимуляции посевного материала, дистанционного зондирования полей, космического землеведения. Проводится лазерное исследование качества зерна, лазерный контроль качества яиц и обработка мясных продуктов лазерным излучением.

Необходимы дальнейшие исследования и внедрение лазерной технологии в пищевую промышленность, сельскохозяйственное производство и другие отрасли.

Основные области применения лазеров в медицине

 

Более полувека прошло с момента появления первых лазерных установок.  Сегодня квантовая электроника стала одним из приоритетных направлений науки и техники. Стремительное развитие лазерных технологий привели к их внедрению практически во все направления науки и техники, в том числе в биологические дисциплины и медицину.

Можно выделить несколько основных областей применения лазеров в медицине:

•             Прежде всего это лазеротерапия: облучение низкоинтенсивными лазерами различных органов и тканей с целью получения ряда эффектов на клеточном уровне (фотобиологическая стимуляция, улучшение энергетического баланса клеток), с целью получения противовоспалительного, противоотечного, трофико-регенераторного, анальгетического и десенсибилизирующего эффектов; применение лазера как инструмента рефлексотерапевта.
•             Это фотодинамическая терапия , основанная на принципах необратимого повреждения продуктами (в основном активными формами кислорода), возникающими в ходе облучения лазерным лучом окрашенных фотосенсибилизатором паталогических тканей.   Аппараты серии «АЛОД-01»

•             Мощные  лазеры, используемые в качестве хирургического инструмента в офтальмологии, оториноларингологии, урологии, косметологии и других областях медицины. Лазерный луч приводит к  необратимым изменениям в тканях: коагуляции, вапоризации или абляции. Аппараты серии «АЛОД-01»

•             Это обширное направление неинвазивной диагностики: различные методы  лазерного флуоресцентного анализа;  оптическая когерентная томография ­- перспективный метод диагностики офтальмологических и раковых заболеваний; лазерный спектральный анализ молекул-биомаркеров (например  в выдыхаемом воздухе)  для диагностики гастроэнтерологических заболеваний, заболеваний легких, эндокринной системы и.т.д.

Производство лазерного оборудования является одной из приоритетных задач в деятельности фирмы «АЛКОМ медика». Мы развиваем все направления производства оборудования для  лазерной медицины и делаем это на основе самых современных разработок.

Применение лазеров

На вопрос: «Что такое лазер?» сейчас компетентно могут ответить даже школьники. И все потому, что это устройство уже давно не в диковинку. А чтобы понять, в чем его суть, сразу отметим, что лазер — это на самом деле аббревиатура, за которой необходимо видеть определенную английскую фразу.

«Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» в переводе означает усиление света в результате вынужденного излучения. То есть речь идет об источнике оптического когерентного излучения, который характеризуется высокой направленностью и большой плотностью энергии.

Причем это устройство за многие годы совершенствовалось настолько постоянно, что сейчас уже есть газовые лазеры, жидкостные. Есть и твердотельные, то есть на диэлектрических кристаллах, стеклах, полупроводниках.

В этом устройстве преобразуются различные виды энергии в энергию лазерного излучения. Для лазера необходима активная среда, которая располагается между зеркалами, образующими оптический резонатор. А чтобы образовать активную среду, используют не только воздействие света, как считают некоторые, но и прочие методы так называемой «накачки»: электрический разряд в газах, химические реакции, бомбардировку электронным пучком и прочее.

Поскольку у лазера уникальные свойства, то он нашел широкое применение во многих отраслях науки и техники, и даже в быту. Ведь мы же пользуемся лазерными принтерами или проигрывателями компакт-дисков. К тому же мы постоянно считываем штрихкоды и берем в руки лазерные указки.

Впрочем, наибольшая отдача от такого изобретения ощущается, например, в промышленности. Именно лазер помогает резать, сваривать и паять самые разные материалы. Лазер может сварить керамику и металл, которые невозможно сварить иначе. И все за счет того, что лазер позволяет получить высокую температуру излучения.

С лазером связаны такие технологические процессы, как лазерное легирование, лазерная наплавка, вакуумно-лазерное напыление. Для военных лазер уже давно стал отличным средство наведения и прицеливания. В медицине лазеры стали бескровными скальпелями в руках у хирургов. Их также применяют при лечении офтальмологических заболеваний. Таких, как катаракта, отслоение сетчатки, лазерная коррекция зрения и прочих.

Лазер стал необходим и в косметологии, где его используют для эпиляции, лечения сосудистых и пигментных дефектов кожи, удаление татуировок и пигментных пятен. Не будет преувеличением сказать, что лазер в наше время используется везде. Ведь с его помощью удалось даже измерить расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров.

Применение лазеров в промышленности.

Лазерная техника еще очень молода — ей нет и полувека.
Однако за это совсем небольшое время лазер из любопытного лабораторного устройства превратился в средство научного исследования, в инструмент, применяемый в промышленности. Трудно найти такую область современной техники, где бы не работали лазеры.
Их излучение используется для связи, записи и чтения информации, для точных измерений; они незаменимы в медицине хирургии и терапии. Многие учёные считают, что кардинальные изменения, которые лазер внёс в жизнь человека, — подобны последствиям промышленного применения электричества в конце XIX в. Огромные возможности лазерной технологииологии объясняются особыми свойствами лазерного излучения. Его природу изучает квантовая механика. Именно её законы описывают процессы, происходящие в лазере, поэтому его также называют оптическим квантовым генератором. С момента своего изобретения лазеры зарекомендовали себя как «готовые решения еще не известных проблем».
 В силу уникальных свойств излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту (проигрыватели компакт-дисков, лазерные принтеры, считыватели штрих-кодов, лазерные указки и пр.). В промышленности лазеры используются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов и как указующие устройства.
В настоящее время лазеры широко используются в деревообрабатывающей промышленности, причем за последние годы область их распространения значительно расширилась. Использование лазеров облегчает позиционирование заготовок, совмещение наружных рисунков двух заготовок, минимизацию образующихся отходов, монтаж сложных конструкционных элементов зданий и сооружений. Чаще находят применение лазерные устройства генерирующие линию или пересечение линий (крест). Применение лазеров помогает значительно повысить выход готовой продукции и повысить производительность оборудования за счет экономии времени на установку и позиционирование заготовки.
Примеры использования лазеров: Лазеры берут на на себя функции линии, упора или шаблона, например: широко используются в линиях по производству срубов деревянных домов, как указатель линии распила на торцовочных станках и указатель центра чаши на станках для выборки венцовых чаш; указатель линии для ориентации бревен на оцилиндровочных станках позиционного типа, различной конструкции; указатель линии распила на различных торцовочных станках и в линиях выбраковки пороков; указатель линии распила на круглопильных многопильных и обрезных станках; указатель линии распила и центра постава на лесопильных рамах, ленточнопильных станках; указатель позиций при сверлении отверстий; указатель линии сгиба или разреза; проецирование контуров при укладке, склеивании, ламинировании; в строительстве позиционирование мест установки различных конструкций, указатель линии для сверления ряда отверстий, для укладки плитки, паркета и пр.

Особенности и применение лазерных технологий

В основе физической теории лазеров лежит эффект вынужденного излучения фотонов. Его смысл заключается в возбуждении атомов активной среды лазерного прибора таким образом, чтобы количество атомов в возбуждённом состоянии превысило количество атомов в обычном состоянии вещества. В результате происходит выход свободных фотонов с определённой длиной волны, которые, взаимодействуя с атомами вещества, «выбивают» из них свою точную копию – когерентный фотон. При этом исходный фотон не поглощается. В результате получается мощный монохроматический источник излучения.

Для установления обратной связи во время эмиссии фотонов используется оптический резонатор, в простейшем случае – два зеркала. Их устанавливают таким образом, чтобы использовать эффект многократного отражения луча для накачки энергии индуцированного излучения.

Компания ProfLaserMet предлагает свои услуги по резке металла лазером, а также порошковую покраску и гибку металла в Москве на современном оборудовании. Подробная информация об услугах и возможность совершить заказ по телефону +7 (495) 308-82-32.

Техническое устройство лазера может быть весьма различным. Источники лазерного излучения сравнительно небольшой мощности сегодня с успехом применяются в работе высокоточных измерительных инструментов, а также выполняют роль целеуказателей в оружейных системах и оптических указках. Кроме того, лазеры активно используются в микроэлектронике и компьютерной технике. Например, в устройстве накопителей на оптических дисках луч лазера используется для чтения и записи информации.

Применение лазера для обработки металла

Сегодня лазеры широко используются на производстве, где их с успехом применяют для высокоточной обработки материалов. Это лазерное напыление в вакуумной среде, легирование, наплавка под воздействием лазера, а также нанесение гравировки и высокоточная обработка материалов в микроэлектронике. Одной из сфер деятельности, где наиболее активно применяются мощные монохроматические источники, является лазерная резка листового металла. Воздействие на структуру металла при помощи интенсивного луча лазера позволяет добиваться наивысшего качества обработки поверхности и исключительной точности лазерного резака.

Действие источников индуцированного излучения имеет настолько высокий коэффициент эффективности, что сегодня количество сфер деятельности человека, в которых применяется лазер, не поддаётся строгому учёту. Лазер как перспективный физический принцип источника когерентного излучения широко применяется в космической технике и ведущих научных разработках. Одним из наиболее интересных направлений является использование принципа лазера в оружейных системах. Успешно действующие боевые лазеры неоднократно создавались в различных странах мира. При этом у всех них есть существенный недостаток: невозможность длительной автономной работы в силу отсутствия достаточно мощного и ёмкого источника энергии.

RP Photonics Encyclopedia — лазерные приложения

Encyclopedia> буква L> лазерные приложения

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics. Среди них:

Найдите более подробную информацию о поставщиках в конце этой статьи энциклопедии или посетите наш

Вас еще нет в списке? Получите свою запись!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием продукта.

Если вы каким-либо образом используете лазеры, обратитесь в RP Photonics за советом относительно наиболее подходящих лазерных источников или за помощью в разработке лазера.

Определение: приложения с использованием лазерных устройств

немецкий: Laseranwendungen

Категория: лазеры

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Д-р Рюдигер Пашотта

URL: https://www.rp-photonics.com/laser_applications.html

Лазеры — это источники света с очень особыми свойствами, о которых говорилось в статье о лазерном свете. По этой причине существует большое разнообразие лазерных приложений, в результате чего общий объем продаж лазеров во всем мире составил более 8 миллиардов долларов США (по данным на 2013 год).В следующих разделах дается краткий обзор.

Лазерное производство

Лазеры широко используются для лазерной обработки материалов на производстве, например для резки, сверления, сварки, плакирования, пайки (пайки), закалки, модификации поверхности, маркировки, гравировки, микрообработки, импульсного лазерного напыления, литографии и т. д. Во многих случаях к небольшому пятну прикладывается относительно высокая оптическая интенсивность, что приводит к интенсивному нагреву, возможно испарению и образованию плазмы.Существенными аспектами являются высокая пространственная когерентность лазерного света, обеспечивающая сильную фокусировку, а также часто возможность генерации интенсивных импульсов.

Методы лазерной обработки имеют много преимуществ по сравнению с механическими методами. Они позволяют изготавливать очень тонкие конструкции высокого качества, избегая механических нагрузок, например, вызванных механическими сверлами и лезвиями. Лазерный луч с высоким качеством луча можно использовать для сверления очень мелких и глубоких отверстий, например для форсунок.Часто достигается высокая скорость обработки, например при изготовлении фильтровальных сит. Кроме того, снимается ограничение срока службы механических инструментов. Также может быть выгодно обрабатывать материалы, не касаясь их.

Требования к оптической мощности и качеству луча, помимо длины волны, во многом зависят от области применения и используемых материалов. Например, для лазерной маркировки пластмасс можно использовать довольно низкие уровни мощности, тогда как для резки, сварки или сверления металлов требуется гораздо больше — часто несколько киловатт.При пайке может потребоваться большая мощность, но только умеренное качество луча, тогда как особенно удаленная сварка (то есть сварка со значительным расстоянием между лазерной головкой и свариваемыми деталями) зависит от высокого качества луча.

Производство с помощью лазера часто позволяет изготавливать практически одинаковые детали с более высоким качеством и / или меньшей стоимостью. Кроме того, часто можно реализовать совершенно новую конструкцию деталей или использовать новые материалы. Например, автомобильные детали все чаще изготавливаются из легких материалов, таких как алюминий, что требует дополнительных операций лазерного соединения.Снижение веса возможно не только при использовании более легких материалов, но и, например, производя их с более короткими фланцами из-за более высокой точности, чем это возможно при традиционных методах производства.

Лазеры также широко используются для юстировки. Юстировочные лазеры могут просто излучать гауссов лазерный луч, формируя круглое пятно на заготовке, линию, крест или какой-либо другой узор. Они важны для многих производственных процессов.

Применение в медицине

Имеется широкий спектр медицинских приложений.Часто они относятся к внешним частям человеческого тела, до которых легко добраться со светом; примерами являются глазная хирургия и коррекция зрения (LASIK), стоматология, дерматология (например, фотодинамическая терапия рака) и различные виды косметического лечения, такие как удаление татуировок и удаление волос.

Лазеры также используются для хирургии (например, простаты), используя возможность разрезать ткани, вызывая минимальное кровотечение. Некоторые операции можно делать эндоскопическими средствами; эндоскоп может содержать оптическое волокно для доставки света к месту операции и другое волокно для визуализации, помимо дополнительных каналов для механических инструментов.

Для медицинских приложений требуются самые разные типы лазеров в зависимости от длины оптической волны, выходной мощности, формата импульса и т. Д. Во многих случаях длина волны лазера выбирается так, чтобы определенные вещества (например, пигменты татуировок или кариес на зубах) поглощали свет сильнее, чем окружающие ткани, что позволяет более точно нацеливать их.

Медицинские лазеры не всегда используются в терапии. Некоторые из них скорее помогают в диагностике, например с помощью методов визуализации глаз, лазерной микроскопии или лазерной спектроскопии (см. ниже).

Подробнее читайте в статье о медицинских лазерах.

Метрология

Лазеры широко используются в оптической метрологии, например, в оптической метрологии. для чрезвычайно точных измерений положения и оптического профилирования поверхности с помощью интерферометров, для дальнего поиска и навигации.

Лазерные сканеры сканируют направление лазерных лучей, которые могут считывать, например, штрих-коды или другая графика на некотором расстоянии. Также возможно сканирование трехмерных объектов, напримерв контексте расследования места преступления (CSI).

Оптический отбор проб — это метод, применяемый для характеристики быстрых электронных микросхем, микроволновая фотоника, терагерцовая наука и т. Д.

Лазеры

также позволяют выполнять чрезвычайно точные измерения времени и поэтому являются важным компонентом оптических часов, которые начинают превосходить по своим характеристикам используемые в настоящее время атомные часы цезия.

Волоконно-оптические датчики, часто зондируемые лазерным светом, позволяют выполнять распределенное измерение температуры, напряжения и других величин. E. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!грамм. в нефтепроводах и крыльях самолетов.

Хранение данных

Оптическое хранилище данных, например в компакт-дисках (CD), DVD, Blu-ray дисках и магнитооптических дисках почти всегда полагается на лазерный источник, который имеет высокую пространственную когерентность и, таким образом, может использоваться для обработки очень крошечных пятен на носителе записи, позволяя хранение данных очень высокой плотности. Другой случай — голография, где временная когерентность также может иметь значение.

Связь

Дисплеи

Лазерные проекционные дисплеи, содержащие источники RGB, могут использоваться в кинотеатрах, домашних видео, авиасимуляторах и т. Д., и часто превосходят другие дисплеи в отношении возможных размеров экрана, разрешения и цветовой насыщенности. Однако дальнейшее снижение производственных затрат будет иметь важное значение для более глубокого проникновения на рынок.

Лазерная спектроскопия

Лазерная спектроскопия используется во многих различных формах и в широком диапазоне приложений. Например, физика атмосферы и мониторинг загрязнения получают прибыль от обнаружения следовых газов с помощью технологии LIDAR с дифференциальным поглощением. Твердые материалы можно анализировать с помощью спектроскопии лазерного пробоя.Лазерная спектроскопия также играет важную роль в медицине (например, в обнаружении рака), биологии и различных типах фундаментальных исследований, отчасти связанных с метрологией (см. Выше).

Микроскопия

Различные научные приложения

Лазерное охлаждение позволяет довести облака атомов или ионов до чрезвычайно низких температур. Это находит применение в фундаментальных исследованиях, а также в промышленных целях.

В частности, в биологических и медицинских исследованиях, оптический пинцет может использоваться для захвата мелких частиц, таких как бактерии или части живых клеток, и манипулирования ими.

Лазерные звезды-проводники используются в астрономических обсерваториях в сочетании с адаптивной оптикой для атмосферной коррекции. Они позволяют существенно увеличить разрешение изображения даже в тех случаях, когда естественная направляющая звезда, находящаяся достаточно близко, недоступна.

Энергетические технологии

В будущем мощные лазерные системы могут сыграть роль в производстве электроэнергии. Лазерно-индуцированный ядерный синтез исследуется как альтернатива другим типам термоядерных реакторов. Для разделения изотопов можно также использовать мощные лазеры.

Военное применение

Есть множество военных лазерных приложений. В относительно редких случаях лазеры используются в качестве оружия; «лазерный меч» стал популярным в кино, но не на практике. Некоторые мощные лазеры в настоящее время разрабатываются для потенциального использования в качестве оружия направленной энергии на поле боя или для уничтожения ракет, снарядов и мин.

В других случаях лазеры действуют как целеуказатели или лазерные прицелы (по сути, лазерные указатели, излучающие видимые или невидимые лазерные лучи) или как раздражающие или ослепляющие (обычно не разрушающие напрямую) контрмеры. E.грамм. против зенитных ракет с тепловым наведением. Также возможно временно или навсегда ослепить солдат с помощью лазерных лучей, хотя последнее запрещено правилами войны.

Есть также много лазерных приложений, которые не предназначены для использования в военных целях, например в таких областях, как определение расстояния, лидары и оптическая связь.

Поставщики

Справочник покупателя RP Photonics содержит информацию о 30 поставщиках лазерных приложений. Среди них:

Laser Quantum

Laser Quantum Лазеры используются во многих различных приложениях в промышленных и научных исследованиях, и каждый из них адаптирован для наилучшего соответствия среде, в которой они находятся.См. Описание некоторых лазерных приложений Laser Quantum на нашем веб-сайте.

FYLA LASER

В FYLA мы разрабатываем ультрасовременные волоконные лазеры с длительностью импульса в диапазоне наносекунды, пикосекунды и фемтосекунды. Наши лазеры используются во многих областях, от микроскопии (двухфотонная микроскопия, SHG, SPIM, OCT) до определения характеристик полупроводников, обеспечивая более высокий уровень надежности, более длительный срок службы и экономичное решение.

TOPTICA Photonics

TOPTICA предлагает лазеры для приложений в таких областях, как биофотоника, промышленное производство, фундаментальные и прикладные квантовые технологии, оптическая микроскопия, терагерцовое зондирование, сверхбыстрые исследования, контроль полупроводниковых процессов, метрология, астрономия и геология.

Лазеры RPMC

Лазеры RPMC предлагают самый широкий выбор твердотельных лазеров в Северной Америке, а также широкий выбор типов лазерных диодов и газовых лазеров, что позволяет нам обслуживать широкий спектр лазерных приложений. Чтобы упростить вам процесс выбора, мы составили список распространенных лазерных приложений.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора.Автор примет решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его. (См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами.(Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. Также: лазеры, лазерная обработка материалов, лазеры для обработки материалов, медицинские лазеры, лазерная микроскопия, лазерная спектроскопия, лазерный свет, фотоника
и другие товары в категории лазеры

Если вам понравилась эта страница, поделитесь ссылкой со своими друзьями и коллегами, e.грамм. через соцсети: Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем веб-сайте, в социальных сетях, дискуссионном форуме, Википедии), вы можете получить здесь требуемый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
 Статья о лазерных приложениях  
 в  
 Энциклопедия фотоники RP   

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку чуть выше):

   
  alt = "article">   

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/laser_applications.html 
 статья «Лазерные приложения» в энциклопедии RP Photonics]  

Энциклопедия RP Photonics — спонсорство энциклопедии RP Photonics

Энциклопедия

> Спонсорство

Наши спонсоры

Мы благодарим следующие компании, которые поддерживают нашу энциклопедию в качестве спонсоров:

Концепция спонсорства

Энциклопедия RP Photonics — это огромный открытый ресурс по оптике и фотонике, который приносит пользу всему сообществу во всем мире.Огромное количество научных исследователей, а также профессионалов в области фотоники используют его каждый день — бесплатно и совершенно анонимно, поскольку мы полностью уважаем их конфиденциальность. получил высокую репутацию за его научное качество и практическую полезность, и многие профессионалы ему очень благодарны. Кроме того, мы проводим Виртуальную выставку RP Photonics в качестве еще одной услуги для сообщества.

Поддержите чрезвычайно полезный проект и получите известность и признание!

RP Photonics предлагает спонсоров для этого ресурса.Ограниченное количество спонсоров может официально поддержать этот чрезвычайно полезный проект с ежегодным взносом, тем самым демонстрируя, что они также заботятся об услугах для научного и промышленного сообщества, и, в свою очередь, получит известность и признание .

Подробная информация о спонсорстве

Логотипы наших спонсоров много раз появляются над главным меню всех страниц энциклопедии RP Photonics, включая Photonics Spotlight (после текста «Спонсорство этой энциклопедии»):

Бронза

Категория	Годовой взнос	Количество просмотров логотипа в год
Золото	8 000 €	1000000
Серебро	4 000 €	500 000	500 000	2 000 €	250 000

(Для компаний, у которых есть рекламный пакет в Руководстве покупателя RP Photonics, спонсорский взнос уменьшается на 20%.)

При каждом запросе страницы энциклопедии до пяти логотипов спонсоров будут появляться подряд (в случайном порядке).

Каждый логотип спонсора связан со страницей спонсора с более подробной информацией (полный адрес, ссылка на веб-сайт, описание компании, заявление спонсора и т. Д.). Спонсорство также упоминается в других местах, например, на странице профиля компании в Гиде покупателя RP Photonics, на страницах виртуальной выставки и на этой странице (см. выше).

Энциклопедия: результат упорного труда

RP Photonics усердно работает над дальнейшим расширением и улучшением энциклопедии.

Доктор Пашотта, основатель и управляющий директор RP Photonics, вкладывает много своего рабочего времени в разработку этой энциклопедии, которая началась в 2004 году и продолжается до сих пор. В мае 2019 года вышла 800 ^{-я статья} , а сейчас их уже 997 статей. Планируется дальнейшее существенное расширение.

Спонсоры

могут, как и все остальные, предлагать дополнительные темы статей или дополнения к существующим статьям, но будут реализованы только те предложения, которые Dr.Пашотта считает, что он уместен и полезен для читательского сообщества.

Экскурсии по сайту

Вы можете изучить наш сайт с помощью следующих экскурсий:

Вы пройдете по паре страниц и получите объяснения по каждой.

Лазерная технология, определение, приложения и проблемы — Физика

Лазерные технологии, определение, приложения и задачи

Современная физика, весна 2015

Фархад Эфтехари

Для нашего заключительного обзора курса современной физики нам пришлось выбирать между некоторыми темами материала курса, поэтому я выбрал следующие начальные вопросы для работы над моим отчетом.

• Как работает лазерная технология?

• Каковы применения лазерной техники?

• Как появилась лазерная технология?

Я начну с высказывания своего мнения о лазерной технологии и предложу варианты применения таких технологий на основе устройств и приложений, с которыми я столкнулся, и кратко опишу свои убеждения в отношении изобретения такой практической технологии.

Определение

На мой взгляд, лазерная технология основана на фокусировке фотонов света в одном месте, и такой подход делает ее более мощной, чем луч света.Кроме того, я много раз слышал, что опасно указывать на лазерную точку в чьем-то глазу.

Кроме того, когда мы узнали о светодиодах и о том, что недавно был изобретен синий светодиод, теперь, когда я думаю об этом, я предполагаю, что никогда не видел синего лазера, хотя я видел красный лазер и в некоторых случаях зеленый лазер. Поэтому я предполагаю, что по этой причине лазеры и светодиоды должны иметь очень похожую структуру. (дополнительный вопрос: почему синий лазер был изобретен последним, если он был изобретен, и похож ли он на концепцию и причину светодиодов?) Я также предполагаю, что на практике создать зеленый лазер труднее, чем красный, поскольку красный световые лазерные устройства намного дороже и дешевле зеленых.(дополнительный вопрос: почему создать зеленый лазер сложнее и дороже, чем красный?)

Приложения

Лазерная технология должна иметь различные области применения, почти в любой области науки вы можете наблюдать лазерную технологию приложения и устройства. Далее я упоминаю применение такой технологии, насколько я встречал, наблюдал, использовал или читал:

• Компьютерные устройства, такие как лазерная мышь, лазерная презентация, CD-ROM и DVD-ROM

• Астрономия и связь приложения

• Медицина, хирургия и здоровье

• Военные машины, оружие и танки

• Резка в металлургической промышленности и смежных отраслях

• Робототехника, особенно в области обработки изображений и расчета расстояний

• Игрушки

Компьютерные устройства

В компьютерной индустрии есть несколько устройств, с которыми я столкнулся, для работы которых использовалась лазерная технология.Причиной выбора такой технологии были три основные причины. Во-первых, причина заключалась в том, чтобы показать лазерный луч и показать определенное место в местах, например, на презентациях. Во-вторых, причина заключалась в использовании этой технологии в качестве метода навигации по поверхностям для понимания движения, например, лазерных мышей. В-третьих, причина заключалась в том, чтобы излучать лазерный свет и, получая, что определенный лазер понимает данные, например CD-ROM и DVD-ROM, они излучают лазерный луч, и он попадает на поверхность компакт-диска или DVD, а затем отражается на приемник. выглядит как глаз, и он определяет, были ли данные 0 или 1.(дополнительный вопрос: как оптические приводы считывают данные?)

Приложения для астрономии и связи

В области астрономии я видел документальный фильм, в котором кратко описывается применение связи спутников друг с другом с помощью лазеров. Я предполагаю, что они используют двоичный код для связи друг с другом. Посылая биты данных, например 0 и 1. (дополнительный вопрос: как спутники используют лазеры для связи друг с другом?)

Медицина, хирургия и здоровье

В вопросах, связанных со здоровьем, лазеры оказали большое влияние.Используя лазеры, ученые и врачи могут указать на раковые клетки, чтобы уничтожить их, и иногда им не нужно разрезать тело пациента, чтобы применить свою операцию в тех случаях, когда разрез может вызвать другое заболевание, а в некоторых частях может даже не быть возможный. (дополнительный вопрос: как ученые могут использовать лазеры, чтобы проходить через ткани человека и работать с внутренним органом?)

Боевые машины, пушки и танки

Есть пушки, которые с помощью лазерных лучей полностью показывают место пули в целевой объект.И более тяжелая лазерная техника может использовать лазер в качестве оружия для создания невероятно прочной брони. (дополнительный вопрос: как можно создать такой мощный лазерный луч, чтобы использовать его в качестве оружия для уничтожения тяжелой техники?)

Металлургия

Для придания формы и резки твердых материалов иногда используется лазер.

Робототехника

В роботах также можно встретить применение лазера. Датчики могут обнаруживать лазерные лучи и с их помощью вычислять расстояние.Роботы могут указывать на лазерный луч от его отправителя, а с помощью обработки изображения приемник может определять диаметр такого луча и вычислять расстояние от робота до других объектов и поверхностей. (дополнительный вопрос: как в робототехнике можно использовать лазер для определения расстояния робота от другого объекта?)

Игрушки

Лазеры — очень интересные и забавные объекты, поэтому мы даже можем увидеть их применение в игрушках для детей.

Мы знаем, что такие факторы, как тепло, могут изменить физическое и химическое состояние соединения.

Сильные стороны

• Разнообразие областей, которые указали на мои знания в области применения такой технологии

• Истинный интерес к такой технологии и ее приложениям

• Использование собственных знаний без поиска в Google

• Большая часть написанного мной имеет смысл.

• Пытаться использовать научный стиль письма.

• Придумываю дополнительные вопросы по теме.

Слабость

• У меня нет ссылок, подтверждающих наши аргументы.

• Я не уверен, что мой анализ полностью верен.

• Мне нужно дать более научные объяснения в соответствии с законами физики

Что нам нужно, чтобы узнать больше?

Как мы могли бы улучшить мое объяснение?

Что вы еще не понимаете или не знаете по этой теме?

«Лазер» — это аббревиатура от «Усиление света за счет вынужденного излучения».

Как работает лазер?

Лазер — это фактически машина, которая заставляет миллиарды атомов испускать триллионы фотонов одновременно, так что они выстраиваются в линию, образуя действительно концентрированный световой луч.

Красный лазер содержит длинный кристалл из рубина с лампой-вспышкой, окружающей его. Фотовспышка похожа на флуоресцентную полосу света, только она намотана на кристалл рубина и время от времени вспыхивает, как вспышка фотоаппарата.

Рис. 1. Различные этапы создания лазерного излучения в импульсной лампе

Как импульсная трубка и кристалл излучают лазерный свет?

1. Высоковольтное электроснабжение заставляет лампу мигать включаться и выключаться.

2. Когда трубка мигает, она направляет энергию в кристалл рубина, заставляя его вводить энергию в кристалл в виде фотонов.

3. Атомы в кристалле рубина поглощают эту энергию в процессе, называемом поглощением. Когда атом поглощает фотон энергии, один из его электронов переходит с низкого энергетического уровня на более высокий (уровень E). Электрон может оставаться на более высоком энергетическом уровне всего несколько миллисекунд. Он возвращается к исходному уровню, выделяя поглощенную энергию в виде нового фотона светового излучения.Этот процесс называется спонтанным излучением.

4. Фотоны, испускаемые атомами, увеличивают и опускают внутри кристалла рубина, перемещаясь со скоростью света.

5. Время от времени один из этих фотонов попадает в уже возбужденный атом. Когда это происходит, возбужденный атом испускает два фотона света вместо одного. Это называется вынужденным излучением. Теперь один фотон света произвел два, поэтому свет был усилен.

6. Зеркало на одном конце лазерной трубки удерживает фотоны, отскакивающие назад и вперед внутри кристалла снова и снова.

7. Частичное зеркало на другом конце трубки отбрасывает некоторые фотоны обратно в кристалл, но позволяет некоторым из них улетать.

8. Уходящие фотоны образуют очень концентрированный луч мощного лазерного света. [1]

Чем лазерный свет отличается от обычного света?

Гораздо больше концепций полагается на лазеры, помимо мощных фонарей. Разница между обычным светом и лазерным светом — это какая-то разница между рябью в вашей ванне и огромными волнами на море.Когда мы двигаем руками и создаем волны в ванне, они становятся все сильнее и сильнее. Представьте, что вы можете продолжать этот процесс, создавая волны огромные и сильные, как волны океана. Согласно этой концепции, лазер делает нечто подобное со световыми волнами, делая их намного сильнее, чем обычные световые волны. [1]

Типы лазеров

Типы лазеров могут варьироваться в зависимости от используемой среды. И они будут доступны для исследовательских, медицинских, промышленных и коммерческих целей.

Твердотельные лазеры излучают инфракрасный свет на расстоянии 1,064 микрометра. Материал генерации в них распределен в твердой матрице.

Рис. 2. Твердотельный лазер

Газовые лазеры (гелиевый и гелий-неоновый, HeNe, являются наиболее распространенными газовыми лазерами) излучают красный видимый свет.

Рисунок 3. Газовые лазеры

В эксимерных лазерах используются химически активные газы, такие как хлор и фтор, в смеси с инертными газами, такими как аргон, криптон или ксенон. Они излучают свет в ультрафиолетовом диапазоне.

В лазерах на красителях используются сложные органические красители, такие как родамин 6G, в жидком растворе или суспензии в качестве лазерной среды. Их можно настраивать в широком диапазоне длин волн.

Рисунок 4. Лазеры на красителях

Полупроводниковые лазеры (диодные лазеры) не являются твердотельными лазерами. Эти электронные устройства, как правило, очень маленькие и потребляют мало энергии. [2]

Рис. 5. Полупроводниковые лазеры

Области применения лазера

Вот список областей применения лазера: [3]

Медицинские приложения

Сильно коллимированный луч лазера может быть дополнительно сфокусирован для микроскопическая точка с чрезвычайно высокой плотностью энергии.Эта концепция делает его полезным для резки и прижигания инструмента.

Сварка и резка

Сильно коллимированный луч лазера может быть дополнительно сфокусирован на микроскопическую точку с чрезвычайно высокой плотностью энергии для сварки и резки.

Например, в автомобильной промышленности широко используются лазеры на диоксиде углерода мощностью до нескольких киловатт для сварки с компьютерным управлением на сборочных конвейерах автомобилей.

Геодезия

Гелий-неоновые и полупроводниковые лазеры стали стандартной частью оборудования полевых геодезистов.Быстрый лазерный импульс направляется на угловой отражатель в точке измерения, и для определения расстояния измеряется время отражения.

Швейная промышленность

Управляемые компьютером лазерные резаки для одежды можно запрограммировать на раскрой 400 предметов одежды размера 6, а затем 700 размеров 9. Полезность лазера для таких операций резки заключается в том, что луч сильно коллимирован и может быть дополнительно сфокусирован на микроскопическую точку с чрезвычайно высокой плотностью энергии для резки.

Лазерный термоядерный синтез

Оптоволоконные драйверы для телефонов могут быть твердотельными лазерами размером с песчинку и потреблять мощность всего в половину милливатта.Они могут посылать 50 миллионов импульсов в секунду в подключенное телефонное волокно и кодировать более 600 одновременных телефонных разговоров.

Связь

Цифровая передача данных играет ключевую роль в современном обществе. Оптическая связь — это любая форма связи, в которой в качестве среды передачи используется свет. Система оптической связи состоит из передатчика, который кодирует сообщение в оптический сигнал, канала, который передает сигнал к месту назначения, и приемника, который воспроизводит сообщение из принятого оптического сигнала.[4]

Лазерная печать

За несколько лет лазерный принтер стал доминирующим методом печати в офисах. В нем используется полупроводниковый лазер и принцип ксерографии. Лазер фокусируется и сканируется через фотоактивный барабан, покрытый селеном, где он создает рисунок заряда, который отражает материал для печати.

Компакт-диски и оптические диски

Аналоговые звуковые данные оцифровываются путем дискретизации с частотой 44,1 кГц и кодирования в виде двоичных чисел в углублениях компакт-диска.Когда сфокусированный лазерный луч проходит через ямки, он воспроизводит двоичные числа в схеме обнаружения.

Рис. 6. Как оптические приводы записывают CD / DVD

Спектроскопия

Лазерная спектроскопия позволила повысить точность измерения частот спектральных линий, и это имеет фундаментальное значение для нашего понимания основных атомных процессов.

Термическая обработка

Термическая обработка для закалки или отжига давно применяется в металлургии.Но лазеры открывают новые возможности для селективной термообработки металлических деталей.

Сканеры штрих-кода

Сканеры для супермаркетов обычно используют гелий-неоновые лазеры для сканирования универсальных штрих-кодов с целью идентификации продуктов. Лазерный луч отражается от вращающегося зеркала и сканирует код, отправляя модулированный луч на детектор света, а затем на компьютер, на котором хранится информация о продукте. Для этой цели также можно использовать полупроводниковые лазеры.

Лазерное охлаждение

Начиная примерно с 1985 года, благодаря работам Стивена Чу и других, использование лазеров для достижения чрезвычайно низких температур продвинулось до такой степени, что были достигнуты температуры 10-9 К.

Лазеры — это мощные пучки электромагнитного излучения. Лазерные лучи могут быть получены из видимого света, рентгеновских лучей, ультрафиолетового или инфракрасного света.

Лазерные лучи могут быть созданы в 8 различных шагов, как это было полностью объяснено ранее. Лазерные лучи по сравнению с обычным светом имеют важное отличие, и такое различие связано с тем, что они намного более мощные по сравнению с обычным светом.

На основе среды, которую мы используем для создания таких лучей, мы создаем несколько типов лазеров, таких как твердотельные лазеры, газовые лазеры, эксимерные лазеры, лазеры на красителях и полупроводниковые лазеры.

Такие мощные лазерные лучи могут найти различное применение в различных областях науки, исследований и промышленности. Применения в медицине, сварке и резке, съемке, швейной промышленности, лазерном ядерном синтезе, коммуникации, лазерной печати, компакт-дисках и оптических дисках, спектроскопии, термообработке, сканерах штрих-кода, лазерном охлаждении.

Из-за применения лазеров исследования в этой области действительно важны и жизненно важны для другой области науки, и такой аспект сделал эту тему очень практической и важной темой.

• Почему синий лазер был изобретен последним, если он был изобретен, и похож ли он на концепцию и причину светодиодов?

• Почему создать зеленый лазер сложнее и дороже, чем красный?

• Как оптические приводы считывают данные?

• Как спутники используют лазеры для связи друг с другом?

• Как ученые могут использовать лазеры, чтобы проходить через ткани человека и работать с внутренним органом?

• Как можно создать такой мощный лазерный луч, чтобы использовать его в качестве оружия для уничтожения тяжелой техники?

• Как в робототехнике можно использовать лазер для определения расстояния робота от другого объекта?

1. Лазеры.http://www.explainthatstuff.com/lasers.html (по состоянию на 15 мая 2015 г.).

2. Типы и классификация лазеров. http://oregonstate.edu/ehs/laser/training/laser-types-and-classification (по состоянию на 15 мая 2015 г.).

3. Лазерные приложения. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/optmod/lasapp.html (по состоянию на 15 мая 2015 г.).

4. Лазеры для связи. http://www.modulight.com/applications-communication/ (по состоянию на 15 мая 2015 г.).

Войдите, чтобы комментировать.

Оценка применения лазера в хирургии: обзорная статья

J Lasers Med Sci. Осень 2019; 10 (Дополнение 1): S104 – S111.

Ensieh Khalkhal

¹ Исследовательский центр протеомики, факультет парамедицинских наук, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

Маджид Резаи-Тавирани

² Медицинский факультет Иранского университета медицинских наук, Тегеран, Иран

Мохаммад Реза Зали

³ Исследовательский центр гастроэнтерологии и заболеваний печени, Научно-исследовательский институт гастроэнтерологии и заболеваний печени, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

Захра Акбари

⁴ Применение лазера в Исследовательском центре медицинских наук, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

¹ Исследовательский центр протеомики, факультет парамедицинских наук, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

² Медицинский факультет Иранского университета медицинских наук, Тегеран, Иран

³ Исследовательский центр гастроэнтерологии и заболеваний печени, Научно-исследовательский институт гастроэнтерологии и заболеваний печени, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

⁴ Применение лазера в Исследовательском центре медицинских наук, Университет медицинских наук Шахида Бехешти, Тегеран, Иран

^* Переписка на Маджид Резаи-Тавирани, больница Фирозабади, Фадаяне-Эслам, район 20, провинция Тегеран, Тегеран.Тел. + 98 021 5104 8000; Электронная почта: moc.oohay@m_inarivatЭта статья цитируется другими статьями в PMC.

Abstract

Есть несколько видов хирургических вмешательств, в которых в операционной используются лазеры. Хирурги используют лазеры в общей хирургии или хирургии для разрезания, коагуляции и удаления тканей. В современной медицине применение лазерной терапии является привлекательной темой из-за ее минимально инвазивного воздействия. Сегодня лазеры широко используются для лечения и диагностики многих заболеваний, таких как различные виды рака, литотрипсии, офтальмологии, а также дерматологии и косметических процедур.В зависимости от типа лазеров, длины волны и системы доставки большинство лазеров заменили обычные хирургические инструменты для улучшения результатов заживления ран. Со временем с использованием множества различных инструментов и устройств были созданы новые лазеры; в результате они используются в широком спектре медицинских особых случаев. В этом обзоре исследуются применение лазера в хирургии и его положительные эффекты по сравнению с предыдущими операциями с целью предоставления соответствующих терапевтических и неинвазивных решений с минимальными побочными эффектами после операции.

Ключевые слова: Хирургия, лазер, пособие

Введение

Лазерная хирургия — это разновидность хирургии, при которой мощность лазерного луча используется для получения бескровных разрезов в ткани или устранения поверхностного поражения, такого как опухоль кожи. Сегодня наблюдается повышенный интерес к малоинвазивной хирургии. ¹ В других областях хирургии были усовершенствованы методы, при которых разрезы меньшего размера или не требуются. Есть много типов лазеров, которые различаются по длине волны излучаемого света, а также по их мощности и способности образовывать сгустки, разрезать или испарять ткани.Лазеры используются для облегчения кровотечения или обструкции при некоторых заболеваниях. Лазеры применяются для уменьшения или разрушения и устранения полипов толстой кишки и опухолей, имеющих кишечную или желудочную непроходимость. Иногда лазерная терапия используется отдельно, но часто она связана с хирургическим вмешательством, химиотерапией или лучевой терапией. Лазеры могут закрывать нервные окончания, чтобы уменьшить послеоперационную боль, и закрывать лимфатические сосуды, чтобы уменьшить отек и рост опухолевых клеток. ²

Как показано в, среди обычно используемых лазеров есть лазер на иттрий-алюминиевом гранате, легированный эрбием, ( Er: YAG), лазер ³ , диодный лазер, аргоновый лазер, легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат (Nd : YAG) твердотельный лазер, ⁴ и газовый CO2-лазер. ⁵ Эти лазеры проникают в ткани только на небольших расстояниях и позволяют делать тонкие и точные разрезы в хирургии. Лазерная технология была представлена ​​нейрохирургическому сообществу австрийским нейрохирургом в 1976 году.

Таблица 1

Различные типы лазеров, используемых в хирургии

Nd: YAG

Лазер	Длина волны (нм)	Хромофор абсорбционный
Er: YAG	2940	Вода
Диод	630–980	Пигмент, вода (диапазон)
Аргон	90oglo,
1064	Пигмент, белки
CO 2	10600	Вода

Лазеры используются в хирургических или бесконтактных хирургических операциях.В первом случае лазерное излучение нагревает специальный хирургический наконечник, который, в свою очередь, используется для иссечения тканей за счет теплопроводности. Для этого метода работы подходят диодные лазеры. В качестве альтернативы, в бесконтактном режиме длина волны лазерного источника выбирается для использования большого количества воды в большинстве мягких тканей. Для этого метода работы подходят волоконные лазеры, легированные тулием, волоконные лазеры, легированные эрбием, и гибридные лазеры среднего ИК-диапазона. ⁶ Множественные системы лазеров изучаются в некоторых областях медицины, таких как лечение рака и удаление опухолей, операции на головном мозге, эпилепсия, кардиология и фибрилляция предсердий, литотрипсия, дерматология, омоложение кожи и липолиз (см.).Энергия лазера — безопасный и эффективный инструмент для лечения различных видов рака и абляции аномальных проводящих путей, для многих реконструктивных процедур и косметических процедур. ⁷ В связи с достижениями в применении лазера в хирургии и его полезными свойствами, в этом обзоре планируется раскрыть новый взгляд на использование лазера в хирургии.

Схематическое изображение применения лазера в хирургии.

Методы

«Лазер», «хирургия» и «полезный» были основными ключевыми словами, которые искали в NCBI и Google Scholar.Заголовки на английском языке были изучены, и были отобраны подходящие рефераты. Наконец, был извлечен полный текст предполагаемых документов. Время поиска считалось 2019 годом.

Операция по лечению рака и удалению опухоли

Сегодня лазеры — это безопасные методы лечения различных видов рака в системах органов. Методы лазерной абляции успешно и широко используются для лечения поверхностного рака желудочно-кишечного тракта, такого как поверхностный рак пищевода и ранний рак желудка, колоректальная аденома и пищевод Барретта высокой степени злокачественности. ⁸ Лазерная фотодинамическая терапия — эффективное лечение определенных типов поражений рака легких. ⁹ Прямая лазерная абляция за счет фотохимических и фототермических эффектов используется для непосредственного уничтожения раковых клеток. Фотохимические реакции в конечном итоге производят токсичные радикалы и вызывают гибель тканей, вызывают нагрузку на ткань и фрагментацию, а также вызывают нагревание, свертывание крови и гибель клеток. ¹⁰ Почти столетие назад был разработан фотодинамический метод для более точного нацеливания на опухолевые клетки.Это лечение включает использование фотосинтетического препарата с последующим освещением желаемой области видимым светом, пропорциональным длине волны поглощения фотосинтетического препарата. ¹¹ Фотосинтезатор, который сначала формирует одно возбужденное состояние, а затем триплетное состояние, генерирует активные формы кислорода, которые разрушают неопластические клетки. ¹² В селективной фототермической терапии используются лучшие «светопоглощающие красители» для усиления лазерного разрушения опухолевых клеток. ¹³

Хирургия головного мозга

Хирургическое удаление — это первое лечение злокачественных опухолей головного мозга; затем проводится химиотерапия и лучевая терапия. Однако хирургия глиобластомы вызывает необратимый неврологический дефицит, но улучшает выживаемость по сравнению с химиотерапией и облучением. ¹⁴ Некоторые пациенты не становятся кандидатами на операцию из-за множественных сопутствующих заболеваний. Кроме того, наличие глубоких поражений, сопутствующие симптомы, низкие функциональные баллы и неспособность к общей анестезии считаются другими ограничениями при хирургическом удалении, поэтому выживаемость ограничена.Радиохирургия — это инвазивная чрескожная альтернатива лечению метастазов в головной мозг с низким риском и степенью местного контроля над метастатическими поражениями 80% -90%. ^14,15 Последние достижения в области лазерной интерстициальной термотерапии (ЛИТТ) повысили эффективность и безопасность этого метода. LITT — это инвазивная чрескожная процедура с низким уровнем риска, при которой световая энергия направляется через фибропатический катетер к ткани, что приводит к селективной термической абляции злокачественных и доброкачественных образований.

В 1983 году Баун описал LITT ¹⁶ , а Сугияма в 1990 году применил LITT при лечении поражений головного мозга. ¹⁷ LITT использует лазеры Nd: YAG, у которых есть специальный наконечник для создания и излучения света, который предотвращает карбонизацию тканей (поскольку детоксикация углерода предотвращает прохождение света через ткани). Используя МР-термометрию, можно контролировать дозировку и полученную температуру ткани. Во время операции МРТ в реальном времени создает карту живой температуры мозга. Это позволяет постоянно контролировать температуру тканей головного мозга и гарантирует, что повреждение, вызванное лазером, эффективно локализуется на опухоли и ограничивается здоровой тканью, окружающей опухоль.

LITT в основном используется в хирургии опухолей ¹⁸ и хронической боли ¹⁹ и является безопасной успокаивающей альтернативой злокачественной глиоме ^20,21 высокой степени и рецидивирующим метастатическим поражениям. ^22,23 LITT также используется для лечения многих поражений головного мозга, включая эпилепсию, ^24,25 лучевой некроз, ^26,27 и рефрактерный отек мозга ²⁸ и опухоли, такие как менингиома, эпендимома, примитивная нейроэктодермальная опухоль, хордома. , и гемангиобластома. ^20,29 LITT производит инвазивное удаление патологии мягких тканей с низким риском по сравнению с другими стереотаксическими процедурами, такими как радиочастотная термокоагуляция, гамма-нож и сфокусированный ультразвук. Кроме того, можно свести к минимуму и полностью предотвратить повреждение участков коры головного мозга при глубоких поражениях, а также возможно лечение эпилептических очагов вблизи разрозненных или даже критических участков головного мозга. Этот метод требует только небольшого разреза и прокола для направления лазерного волокна, поэтому лечение не требует трепанации черепа и считается минимально инвазивным.Процедура обычно длится 3-4 часа, и большинство пациентов выписываются на следующий день. ¹⁸

Хирургия эпилепсии

Фармакологическое лечение — один из терапевтических методов с эффективностью около 70% при лечении эпилепсии. ³⁰ Хирургия эпилепсии — эффективное и безопасное средство лечения симптоматической и фокальной эпилепсии. ^31,32

Хирургия эпилепсии имеет некоторые ограничения; например, глубокие цели могут быть достигнуты только путем удаления вышележащих тканей головного мозга, при этом наблюдаются стойкие неврологические и когнитивные нарушения и неблагоприятные последствия для послеоперационных исходов.В частности, это влияет на когнитивные результаты. ^33,34 Кроме того, пациенты с множественными очагами эпилепсии исключены из операции. Стереотаксические хирургические методы представляют собой инновационные решения и значительное расширение нейрохирургических инструментов. LITT — это инновационная процедура в области хирургии стереотаксической эпилепсии и важный инструмент нейрохирургического инструментария. Помимо других стереотаксических инновационных методов, таких как радиочастотная термокоагуляция, гамма-нож и внимательное ультразвуковое исследование, LITT производит инвазивное удаление патологии мягких тканей с низким риском, что особенно важно при резекции эпилепсии.В отличие от стандартных операций, трепанация черепа требует лишь небольшой трепанации. При доступе к глубоким поражениям можно полностью избежать или минимизировать повреждение корковых областей, и становится возможным лечение эпилептических очагов рядом с красноречивыми и даже критическими областями мозга. ³⁵

Сердечно-сосудистая хирургия

Ангиопластика, аортокоронарное шунтирование и прием лекарств — это подходы к лечению, которые улучшают и увеличивают кровоток через коронарные артерии. Когда эти терапевтические методы исчерпаны, у пациента нет альтернативы хирургическому вмешательству, за исключением ограниченных случаев трансплантации сердца.Без жизнеспособной альтернативы хирургическому вмешательству пациента обычно лечат терапевтическими препаратами, часто вместе со значительными ограничениями в образе жизни. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация (TMLR), лазерный сосудистый анастомоз и лазерная ангиопластика при заболеваниях периферических артерий — это новые методы, улучшающие приток крови к областям сердца, которые не лечатся ангиопластикой или хирургическим вмешательством. В сердечно-сосудистой хирургии применение лазера очень редко во всем мире. ³⁶

TMLR выполняется как метод при ишемической болезни сердца с участками, которые нельзя обойти через небольшой разрез в левой части грудной клетки между ребрами (торакотомия) под общей анестезией с операцией коронарного шунтирования или самостоятельно.Это единственный метод лечения тяжелой стенокардии и используется в качестве дополнительного метода коронарного шунтирования (АКШ). При TMLR лазер CO2 или Ho: YAG-лазер доставляется непосредственно в целевые области сердечной мышцы. ³⁷

При TMLR облегчение стенокардии более важно, чем максимальное медикаментозное лечение ишемической болезни сердца, которая не подвергается реваскуляризации. Сочетание АКШ с ТМЛР привело к улучшению симптомов и отсутствию дополнительного риска. Ангиогенез — возможный механизм, при котором TMLR получает пользу от взаимодействия с тканью.После TMLR наблюдались перфузия и сопутствующее улучшение функции миокарда. ^38,39 Использование зажимов или скоб в сосудистых анастомозах быстро работает, но вызывает большее повреждение сосудов, чем нормальные сосуды. Во многих случаях для сгибания ремней или зажимов требуется значительная сила. К недостаткам можно отнести высокую стоимость и ограниченный размер. Использование фибринового и цианоакрилатного клея очень просто и экономит время. Однако они требуют использования дополнительных швов для остановки образования аневризмы.Самое главное, что они вызывают анафилактические и аллергические реакции. Дополнительные люминесцентные кольца могут показаться уместными в кардиохирургии, но могут возникнуть трудности с регулировкой диаметра в сосудистой хирургии. Доступны лишь несколько диаметров колец. Низкая открытость — важный недостаток внутриматочных стентов для сосудистого анастомоза. ⁴⁰

При лазерном связывании энергия лазера изменяет белковую структуру ткани и, следовательно, восстанавливается путем сшивания белков.Основным недостатком ушитых анастомозов является реакция стенки сосуда на внешний материал наложенного шва. Эта внешняя реакция организма со стороны среды и интимы может вызвать гиперплазию миоинтимы. ⁴¹

Лазерный сосудистый анастомоз (LAVA) не требует более или менее оптимальных швов. При одновременном предотвращении теплового повреждения интерьера и окружающей среды, вызванного лазерной энергией, можно ожидать меньшей гиперактивности в месте анастомоза.В отличие от других вариантов, диагональные несовпадения и токсические реакции в LAVA не вызывают проблем. Однако важен характер стенок сосуда. Идеальная однородность интимы по сравнению с интимой без складок. ⁴²

Лазерная ангиопластика с использованием аргонового лазера открывает непроходимый просвет артерии. Лазерная ангиопластика периферических артерий под местной анестезией выполняется в нижней части под ангиоскопическим контролем. Лазерная коронарная ангиопластика также выполняется одновременно с АКШ пациенту с коронарным стенозом. ^43,44 Клинически отличные долгосрочные результаты были получены при лазерной ангиопластике периферических артерий и коронарных артерий. С лазером не было никаких осложнений. Таким образом, возможность применения лазера подтверждена и рекомендуется проводить лазерную ангиопластику пациентам с атеросклеротическими изменениями, особенно для мелких сосудов. ⁴⁵ Голосование LAVA использовало различные лазеры, такие как Nd: YAG, диодный лазер и лазер CO ₂ . Эти лазеры используются вместе с различными типами белковых смесей, используемых в качестве сварных швов и / или красителей, для создания анастомоза с достаточной эффективностью, чтобы противостоять физиологическим изменениям артериального давления.

Катетер с лазерным баллоном, обычно эндоскопический метод абляции, используется для лечения фибрилляции предсердий. Диодный лазер с длиной волны 980 нм, расположенный в центральном просвете, выполняет абляцию. Энергия лазера излучается под углом 90 градусов к крышке стержня катетера и обеспечивает круговую абляцию вокруг каждой легочной вены. Оксид дейтерия не поглощает лазер, затем он проникает через ткань за эндотелием, а молекулы воды поглощают его, вызывая тепловой шок и коагуляционный некроз.Доставленную энергию можно описать путем изменения мощности (до 5,5 Вт) на заданных уровнях. ⁴⁶ В зависимости от того, какая сердечная стенка поражена, уровни энергии меняются. ⁴⁷ Обычно для этой цели используются лазеры Nd: YAG. ⁴⁸

Сравнивая эффекты различных уровней энергии, некоторые исследования показывают, что использование более высоких уровней энергии увеличивает изоляцию легочных вен с более низкой частотой повторной фибрилляции предсердий и без ущерба для безопасности. ^49,50 Недавно были клинически выполнены эндоваскулярные вмешательства, такие как атерэктомия и баллонная ангиопластика, для лечения периферических атероматозных бляшек и коронарных артерий.

Лазерная литотрипсия

Лазерная литотрипсия — общепринятый метод дробления мочевых и желчных камней. ⁵¹ Лазеры с фотохимическим устройством могут выполнять литотрипсию и фототермический эффект. Зеленый свет с длиной волны 504 нм производится и поглощается в основном желтыми мочевыми камнями.Его можно безопасно использовать, не повреждая окружающие ткани. ^3,52,53 Этот камень поглощает энергию через лазер; возбужденные ионы могут накапливаться вокруг камня, создавая ударную волну, чтобы разбить камень на фрагменты. ⁵⁴ Этот лазер неэффективен против бесцветных и неабсорбируемых соединений, таких как соединения, состоящие из цистеина, поэтому фотосинтетические сенсоры успешно используются в качестве ирригационных и абсорбирующих жидкостей для инициирования процесса фрагментации. ⁵⁵ Nd: YAG-лазер с модуляцией добротности использует этот механизм для выполнения литотрипсии и генерации более мощной ударной волны. ⁵⁶ Длинноимпульсный гольмиевый: YAG-лазер, излучающий свет с длиной волны 2100 нм с экстремальным поглощением водой, в основном использует фототермический процесс для разрушения камней. ⁵⁷ Периферийная жидкость нагревается после поглощения энергии. Некоторые создаваемый пар отделяется от воды и вызывает фрагментацию. ³ Ho: YAG-лазерная литотрипсия — наиболее эффективный эндоскопический метод лечения камней мочеточника с более высокими показателями фрагментации камней по сравнению с пневматической литотрипсией.Кроме того, он безопасен, эффективен и работает более желательно, чем другие методы. Кроме того, он используется для дробления желчных камней. ^58,59

Хирургия катаракты

Офтальмология находится во главе использования лазеров, и типы лазеров используются более 50 лет. ⁶⁰ Офтальмологические лазеры работают с определенной заданной длиной волны, энергией, длительностью, шаблоном импульсов, размером пятна и частотой повторения. Это позволяет фотонам войти в фазу когерентного и монохроматического лазерного луча, чтобы достичь одинакового места и одинакового времени в целевой ткани.Следовательно, изменение этих параметров приводит к различному поглощению в разных тканях на разной глубине и к биологическим эффектам, и любая проблема внутри глаза решается с помощью лазера. Многие лазеры используют молекулярную вибрацию, которая вызывает локальные тепловые эффекты, такие как фотокоагуляция (например, аргоновый лазер). Другие лазеры, такие как эксимерные лазеры, используются для визуализации, а другие, такие как лазеры на Nd: YAG, применяются в рефракционной хирургии оптическими методами. ^61-64

Лазерная хирургия обычно применяется для коррекции зрения на близорукость и дальнозоркость.Хирургия катаракты с помощью фемтосекундного лазера (FSL) очень популярна из-за ее лучшей предсказуемости и стабильности для разрезов роговицы и исхода передней капсулорексиса. Эти результаты впоследствии сокращают время и энергию факоэмульсификации, что сопровождается уменьшением отека роговицы. FSL позволяет улучшить кровообращение при перекрытии капсул, передней капсулотомии, установке интраокулярных линз (ИОЛ) и центральной ИОЛ. Все эти преимущества в краткосрочной перспективе способствуют улучшению рефракционных и зрительных свойств глаза.Частота осложнений низка и снижается благодаря опыту хирурга. ⁶⁵

Эндоскопическая желудочно-кишечная хирургия

Первые применения эндоскопических лазеров на людях были в начале 1970-х годов после разработки гибких волокон для передачи лазерной энергии. Кажется, что минимальные риски привели к его применению в желудочно-кишечном тракте. Эффект лазерной коагуляции при желудочно-кишечных кровотечениях и лечении небольших доброкачественных поражений слизистой оболочки, а также положительное воздействие лазера Nd: YAG на ткани делают лазеры полезными в успокаивающем лечении злокачественных желудочно-кишечных расстройств и при лечении разрезов анатомических поражений, таких как стеноз или кисты.Новые лазерные методы, которые могут быть настроены на широкий диапазон электромагнитного спектра, новые оптоволоконные системы передачи со специальными наконечниками и новые методы определения ткани для лазерной энергии предполагают, что эндоскопические лазеры следует продолжать использовать в качестве инновационных приложений. ^1,66

Эндоскопия обнаруживает опухоли желудочно-кишечного тракта на ранней стадии, но достижение менее инвазивного метода диагностики является целью медицины. Лазеры можно использовать как менее инвазивный метод диагностики желудочно-кишечного тракта. ⁶⁷

Тепловой лазер — это инструмент, предназначенный для помощи при эндоскопии рака желудочно-кишечного тракта на поздней стадии. Интерстициальная лазерная фотокоагуляция эффективна при лечении метастазов в печени. Наиболее важными новыми применениями лазеров в желудочно-кишечном тракте являются фотодинамическая терапия, особенно лечение эндоскопической дисплазии и небольших опухолей желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы. «Оптические» методы на основе света делают возможным точное и быстрое обнаружение.Современные методы находятся на ранних стадиях клинических испытаний, но если они будут успешными, оптическое обнаружение может сыграть решающую роль в работе желудочно-кишечного тракта. ⁶⁸

Хирургическая стоматология

Последние разработки в области лазерных технологий расширили клиническое использование лазеров в стоматологии, а также в косметических операциях на ротовой полости и лице. CO ₂ , Er: YAG, Diode и Nd: YAG — распространенные лазеры, которые используются в хирургических операциях на полости рта. Также при проведении процедур дезинфекции и заживления применяются низкоуровневые лазеры.Слизистая оболочка полости рта, доброкачественные образования, рак полости рта и эксцизионная биопсия — это ряд заболеваний полости рта, которые лечатся с помощью лазерной техники. Лечение пациентов с поражением слизистой оболочки полости рта представляет собой терапевтическую проблему. Лазерная терапия кажется эффективным альтернативным лечением для облегчения симптомов заболеваний. ⁶⁹

Дерматология, липолиз и реконструктивная хирургия

Специфические свойства лазеров в структурах-мишенях и слоях тканей сделали их важным методом реконструктивной хирургии и лечения против старения путем создания новых систем образования коллагена с использованием лазеров CO ₂ и Er: YAG для нацеливания на определенные участки дермы.Эти системы значительно разрушают эпидермис и вызывают такие побочные эффекты, как инфекция и эритема. Лазеры без возбуждения, такие как Nd: YAG и диоды, излучаемые в основном инфракрасным светом, лучше всего подходят для решения этих проблем. Эти системы нацелены на воду в дерме, которая нагревает коллаген в процессе и заставляет его регенерировать. ⁷⁰ Система, которая охлаждает эпидермис, предотвращает испарение воды и, как следствие, образование внешних рубцов. ⁷¹

Лазерный липолиз становится все более популярным методом косметической хирургии, в котором используется оптическое волокно, поскольку меньшая канюля дает меньшие разрезы, что приводит к меньшему кровотечению и меньшему образованию рубцов.Лазеры с длиной волны 920 нм имеют самый низкий коэффициент поглощения в жировой ткани и поэтому проникают в более глубокие слои ткани, но лазеры с длиной волны в диапазоне 1320-1444 нм имеют самый высокий коэффициент поглощения в жировой ткани и, таким образом, обеспечивают большее проникновение . ⁷⁰ Nd: YAG-лазеры более широко используются в липолизе, потому что применение этих типов лазеров изменяет поглощение энергии и среднюю температуру на разную величину коэффициента поглощения жира по сравнению с другими тканями.В этом методе; Сообщается о меньшем повреждении тканей, а также коагуляции мелких кровеносных сосудов ⁷¹ и значительном уменьшении кровопотери (54%) по сравнению с традиционными методами. ⁷²

Способность лазеров избирательно воздействовать на патологические сосуды делает их основным источником для лечения сосудистых дефектов (например, пятен от портвейна). До лазерного лечения было не так много методов лечения этих аномалий. В настоящее время для этой цели используются лазеры, которые предпочтительно поглощаются гемоглобином, а не меланином, и травма незначительно проникает в эпидермис.Недавно были представлены лазеры с большей длиной волны и их способность проникать глубже в ткани. ^73-75

Заключение

Результаты настоящего обзора показывают, что лазерная хирургия широко распространена в медицине. Этот подход связан с меньшим кровотечением, коротким временем восстановления после операции и меньшими побочными эффектами. Высокая стоимость и ее зависимость от хирурга-специалиста, применение подходящей настройки лазера, а также поиск стандартных лазерных устройств — одни из значительных трудностей при использовании лазера в хирургии.

Этические соображения

Непригодный.

Конфликт интересов

Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.

Банкноты

Цитируйте эту статью следующим образом: Халкхал Э., Резаи-Тавирани М., Зали М.Р., Акбари З. Оценка применения лазера в хирургии: обзорная статья. Дж. Лазеры Медицина . 2019; 10 (приложение 1): S104-S111. DOI: 10.15171 / jlms.2019.S18.

Ссылки

1. Хантер Дж. Г., Бауэрс Дж. Х., Берт Р. У., Салливан Дж. Дж., Стивенс С. Л., Диксон Дж. А..Лазеры в эндоскопической хирургии желудочно-кишечного тракта. Am J Surg. 1984. 148 (6): 736–41. DOI: 10.1016 / 0002-9610 (84)-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Уилкинсон JM, Cozine EW, Хан АР, Кан АР. Рефракционная хирургия глаза: помощь пациентам в принятии обоснованных решений о LASIK. Я семейный врач. 2017; 95 (10): 637–44. [PubMed] [Google Scholar] 3. Адамс DH. Гольмиевый: YAG-лазер и импульсный лазер на красителях: сравнение затрат. Лазеры Surg Med. 1997. 21 (1): 29–31. DOI: 10.1002 / (sici) 1096-9101 (1997) 21: 1 <29 :: aidlsm5> 3.0.co; 2- #. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Halldórsson TH, Rother W, Langerholc J, Frank FJ. Теоретические и экспериментальные исследования доказывают безопасность лечения лазером Nd: YAG. Лазеры Surg Med. 1981; 1 (3): 253–62. DOI: 10.1002 / LSM.10309. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Жареный Н.М., Ирби ПБ. Достижения в лазерной технологии и волоконно-оптических системах доставки в литотрипсии. Нат Рев Урол. 2018; 15 (9): 563–73. DOI: 10.1038 / s41585-018-0035-8. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 7. Паркер С. Проверяемая статья CPD: Введение, история лазеров и производства лазерных лучей.Бр Дент Дж. 2007; 202 (1): 21–31. DOI: 10.1038 / bdj.2006.113. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. Мугурума Н., Окамото К., Кимура Т., Киши К., Окахиса Т., Окамура С. и др. Эндоскопическая абляционная терапия при поверхностных новообразованиях желудочно-кишечного тракта. Dig Endosc. 2012. 24 (3): 139–49. DOI: 10.1111 / j.1443-1661.2011.01227.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Икеда Н., Усуда Дж., Като Х., Ишизуми Т., Ичиносе С., Отани К. и др. Новые аспекты фотодинамической терапии рака легкого на ранней стадии центрального типа. Лазеры Surg Med.2011. 43 (7): 749–54. DOI: 10.1002 / lsm.21091. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Томсен С. Патологический анализ фототермических и фотомеханических эффектов взаимодействия лазера с тканью. Photochem Photobiol. 1991. 53 (6): 825–35. DOI: 10.1111 / j.1751-1097.1991.tb09897.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Мроз П, Ярославский А, Харквал ГБ, Хамблин МР. Пути гибели клеток в фотодинамической терапии рака. Раки (Базель) 2011; 3 (2): 2516–39. DOI: 10.3390 / Cancers3022516. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13.Чен В.Р., Адамс Р.Л., Хитон С., Дики Д.Т., Бартельс К.Е., Нордквист Р.Э. Фототермическое взаимодействие между лазером и опухолевой тканью, усиленным хромофором, с использованием диодного лазера с длиной волны 808 нм. Раковый латыш. 1995. 88 (1): 15–9. DOI: 10.1016 / 0304-3835 (94) 03609-м. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Лоффлер Дж. С., Баркер Ф. Г., Чепмен PH. Роль радиохирургии в лечении метастазов в центральной нервной системе. Cancer Chemother Pharmacol. 1999; 43 (1): S11 – S4. DOI: 10.1007 / s002800051092. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Mondschein J, Kahn E, Chakravarthy A, Cmelak A, Sosman J, Thompson R.и другие. Стереотаксическая радиохирургия плюс лучевая терапия всего мозга против одной только стереотаксической радиохирургии в лечении метастазов в головной мозг от злокачественной меланомы. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010; 78 (3): S262 – S3. [Google Scholar] 17. Сугияма К., Сакаи Т., Фудзисима И., Рю Х., Уэмура К., Йокояма Т. Стереотаксическая интерстициальная лазерная гипертермия с использованием лазера Nd-YAG. Стереотактная функция Нейрохирургия. 1990; 54 (1-8): 501-5. DOI: 10,1159 / 000100263. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Медвид Р., Руиз А., Комотар Р. Дж., Джагид Дж., Иван М., Квенсер Р.и другие. Современные применения лазерной интерстициальной термотерапии под контролем МРТ в лечении новообразований головного мозга и эпилепсии: радиологический и нейрохирургический обзор. AJNR Am J Neuroradiol. 2015; 36 (11): 1998–2006. DOI: 10.3174 / ajnr.A4362. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Патель П., Патель Н. В., Датский SF. Внутричерепная лазерно-индуцированная термотерапия под МРТ: одноцентровое использование системы термотерапии Visualase. J Neurosurg. 2016; 125 (4): 853–60. DOI: 10,3171 / 2015.7.JNS15244. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 20. Mohammadi AM, Schroeder JL. Лазерная интерстициальная термотерапия в лечении опухолей головного мозга — система NeuroBlate. Эксперт Rev Med Devices. 2014; 11 (2): 109–19. DOI: 10.1586 / 17434440.2014.882225. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 21. Jethwa PR, Barrese JC, Gowda A, Shetty A, датский SF. Лазерно-индуцированная термотерапия внутричерепных новообразований под контролем магнитно-резонансной термометрии: первый опыт. Нейрохирургия. 2012. 71 (1): 133–45. DOI: 10.1227 / NEU.0b013e31826101d4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Карпентье А., Макниколс Р.Дж., Стаффорд Р.Дж., Гишард Дж. П., Рейзин Д., Делалог С. и др. Лазерная термотерапия: процедуры в режиме реального времени под контролем МРТ и компьютерным управлением при метастатических опухолях головного мозга. Лазеры Surg Med. 2011; 43 (10): 943–50. DOI: 10.1002 / lsm.21138. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Schulze P, Vitzthum H, Goldammer A, Schneider J, Schober R. Лазерная термотерапия опухолевых поражений в тканях, лежащих в основе мозга, мониторинг МРТ и клиническая применимость.Acta Neurochir (Вена) 2004; 146 (8): 803–12. DOI: 10.1007 / s00701-004-0293-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 24. Хавасли А.Х., Рэй В.З., Мерфи Р.К., Дейси-младший Р.Г., Лойтхардт Е.С. Фокусированная лазерная интерстициальная термотерапия под контролем магнитно-резонансной томографии для субинсулярной метастатической аденокарциномы: отчет о техническом случае. Нейрохирургия. 2011; 70 (2): 332–7. DOI: 10.1227 / NEU.0b013e318232fc90. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Вилли Дж. Т., Лакспати Н. Г., Дрейн Д. Л., Гауда А., Аппин С., Хао С. и др. Магнитно-резонансная стереотаксическая лазерная амигдалогиппокампотомия в режиме реального времени при мезиальной височной эпилепсии.Нейрохирургия. 2014. 74 (6): 569–85. DOI: 10.1227 / NEU.0000000000000343. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Торрес-Реверон Дж., Томашевич ХК, Шетти А., Аманкулор Н.М., Чианг В.Л. Стереотаксическая лазерно-индуцированная термотерапия (LITT): новый метод лечения поражений головного мозга, возобновляющихся после радиохирургии. J Neurooncol. 2013. 113 (3): 495–503. DOI: 10.1007 / s11060-013-1142-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Рахматулла Г., Ресинос П.Ф., Валерио Дж. Э., Чао С., Барнетт Г. Х. Лазерная интерстициальная термотерапия очагового лучевого некроза головного мозга: клинический случай и обзор литературы.Стереотактная функция Нейрохирургия. 2012; 90 (3): 192–200. DOI: 10,1159 / 000338251. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Фабиано А.Дж., Альберико РА. Лазерно-интерстициальная термотерапия при рефрактерном отеке мозга из-за пострадиохирургических метастазов. World Neurosurg. 2014; 81 (3-4): 652 e1–4. DOI: 10.1016 / j.wneu.2013.10.034. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Jethwa PR, Ли Дж. Х., Ассина Р., Келлер И. А., Датский Сан-Франциско. Лечение примитивной супратенториальной нейроэктодермальной опухоли с помощью лазерно-индуцированной термотерапии под магнитным резонансом.J Neurosurg Pediatr. 2011; 8 (5): 468–75. DOI: 10.3171 / 2011.8.PEDS11148. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Кван П., Броди MJ. Раннее выявление рефрактерной эпилепсии. N Engl J Med. 2000. 342 (5): 314–9. DOI: 10.1056 / NEJM200002033420503. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Лю С.Ю., Ян XL, Чен Б., Хоу З., Ань Н, Ян М.Х. и другие. Клинические результаты и качество жизни после хирургического лечения рефрактерной эпилепсии: систематический обзор и метаанализ. Медицина (Балтимор) 2015; 94 (6): e500.DOI: 10.1097 / MD.0000000000000500. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 32. Матон Б., Ульвин Л. Б., Адам С., Баулак М., Дюпон С., Наварро В. и др. Хирургическое лечение мезиальной височной эпилепсии, связанной со склерозом гиппокампа. Rev Neurol (Париж) 2015; 171 (3): 315–25. DOI: 10.1016 / j.neurol.2015.01.561. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Helmstaedter C, Van Roost D, Clusmann H, Urbach H, Elger C, Schramm J. Коллатеральное повреждение головного мозга, потенциальный источник когнитивных нарушений после селективной операции по контролю мезиальной височной эпилепсии.J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2004. 75 (2): 323–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 34. Helmstaedter C, Richter S, Röske S, Oltmanns F, Schramm J, Lehmann TN. Дифференциальные эффекты резекции височного полюса с амигдалогиппокампэктомией по сравнению с селективной амигдалогиппокампэктомией на материально-специфическую память у пациентов с мезиальной височной эпилепсией. Эпилепсия. 2008. 49 (1): 88–97. DOI: 10.1111 / j.1528-1167.2007.01386.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Хоппе С., Витт Дж.А., Хельмштадтер С., Гассер Т., Ваттер Х., Элгер К.Э.Лазерная интерстициальная термотерапия (LiTT) в хирургии эпилепсии. Захват. 2017; 48: 45–52. DOI: 10.1016 / j.seizure.2017.04.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Окада М., Йошида М., Цудзи Ю., Хори Х. Клиническое применение лазерного лечения в сердечно-сосудистой хирургии. Laser Ther. 2011; 20 (3): 217–32. DOI: 10.5978 / islsm.20.217. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Mirhoseini M, Shelgikar S, Cayton MM. Новые концепции реваскуляризации миокарда. Ann Thorac Surg. 1988. 45 (4): 415–20.DOI: 10,1016 / s0003-4975 (98)

-7. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Хорват К.А., Кон Л.Х., Кули Д.А., Экипаж-младший, Фрейзер Огайо, Гриффит Б.П. и другие. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация: результаты многоцентрового исследования трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации, используемой в качестве единственной терапии терминальной стадии ишемической болезни сердца. J Thorac Cardiovasc Surg. 1997. 113 (4): 645–54. DOI: 10.1016 / S0022-5223 (97) 70221-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 39. Аллен К.Б., Доулинг Р.Д., Фадж Т.Л., Шоттл Г.П., Селинджер С.Л., Гангахар Д.М.и другие. Сравнение трансмиокардиальной реваскуляризации с медикаментозной терапией у пациентов с рефрактерной стенокардией. N Engl J Med. 1999. 341 (14): 1029–36. DOI: 10.1056 / NEJM1993411403. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 40. Вольф-де Йонге И., Бик Дж., Бальм Р. 25 лет лазерного сосудистого анастомоза (LAVA): что мы узнали? Eur J Vasc Endovasc Surg. 2004. 27 (5): 466–76. DOI: 10.1016 / j.ejvs.2004.02.021. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 41. Куигли М.Р., Бейлз Дж. Э., Кваан Х. К., Серулло Л. Дж., Блок С.Сравнение гиперплазии миоинтимы в артериях с лазерным и шовным анастомозом: предварительный отчет. J Vasc Surg. 1986. 4 (3): 217–9. DOI: 10.1067 / mva.1986.avs0040217. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 42. Берч Дж, Белл ПР. Спаянные микрососудистые анастомозы метиленовым синим in vivo. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2002. 23 (4): 325–30. DOI: 10.1053 / ejvs.2001.1601. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 43. Окада М., Йошида М., Цудзи Ю. Клинический опыт эндоваскулярного лазерного вмешательства при сердечно-сосудистых заболеваниях.J Clin Laser Med Surg. 1998. 16 (5): 249–54. DOI: 10.1089 / clm.1998.16.249. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 44. Окада М., Йошида М., Цудзи Ю. Клинический опыт лазерной ангиопластики при сердечно-сосудистых заболеваниях. Diagn Ther Endosc. 1995. 2 (1): 11–8. DOI: 10.1155 / DTE.2.11. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 45. Пауэлл Р.Дж. Эндоваскулярное лечение поверхностной бедренной артерии: какие аппараты, где? Semin Vasc Surg. 2008. 21 (4): 180–5. DOI: 10.1053 / j.semvascsurg.2008.11.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 46.Bordignon S, Chun KRJ, Gunawardene M, Schulte-Hahn B, Nowak B, Fuernkranz A. et al. Системы эндоскопической абляции. Эксперт Rev Med Devices. 2013. 10 (2): 177–83. DOI: 10.1586 / erd.12.86. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 47. Мецнер А., Висснер Э, Лин Т., Оуян Ф., Кук К.Х. Баллонные аппараты для лечения фибрилляции предсердий. Arrythm Electrophysiol Rev.2015; 4 (1): 58–61. DOI: 10.15420 / aer.2015.4.1.58. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 48. Дёршель К., Мюллер Г. Роль лазера в кардиохирургии.Thorac Cardiovasc Surg. 1999. 47 (3): 385–7. DOI: 10,1055 / с-2007-1013206. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Metzner A, Wissner E, Schoonderwoerd B, Burchard A, Tilz R, Fürnkranz A. et al. Влияние различных параметров энергии на эффективность и безопасность эндоскопической изоляции легочных вен. Сердечного ритма. 2012. 9 (9): 1380–5. DOI: 10.1016 / j.hrthm.2012.03.059. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 50. Bordignon S, Chun KRJ, Gunawardene M, Urban V, Kulikoglu M, Miehm K. et al. Стратегии титрования энергии с помощью эндоскопической системы абляции: уроки из исследования лазерной абляции высокой и низкой дозой.Europace. 2012; 15 (5): 685–9. DOI: 10,1093 / europace / eus352. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 51. Дретлер СП. Лазерная литотрипсия: обзор 20-летних исследований и клинических применений. Laser Surg Med. 1988. 8 (4): 341–56. DOI: 10.1002 / LSM.1

0403. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 52. Чан К.Ф., Джошуа Пфефер Т., Тейчман Дж. М., Уэлч А.Дж. Взгляд на лазерную литотрипсию: процессы фрагментации. J Endourol. 2001. 15 (3): 257–73. DOI: 10.1089 / 089277

0161737. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 53.Грассо М., Бэгли Д., Салливан К. Импульсная лазерная литотрипсия на красителе — в настоящее время применяется для лечения урологических и желчных камней. J Clin Laser Med Surg. 1991. 9 (5): 355–9. DOI: 10.1089 / clm.1991.9.355. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Таска А., Чеккетти В., Заттони Ф., Пагано Ф. Фотосенсибилизация цистиновых камней для индукции лазерной литотрипсии. J Urol. 1993. 149 (4): 709–12. DOI: 10.1016 / s0022-5347 (17) 36189-х. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 56. Каток К, Делакретаз Дж, Салате РП. Процесс фрагментации современных лазерных литотрипторов.Лазеры Surg Med. 1995. 16 (2): 134–46. DOI: 10.1002 / LSM.1

0203. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 57. Чан KF, Vassar GJ, Pfefer TJ, Teichman JM, Glickman RD, Weintraub ST. и другие. Гольмиевая лазерная литотрипсия: YAG: доминирующий механизм фототермической абляции с химическим разложением мочевых камней. Лазеры Surg Med. 1999. 25 (1): 22–37. DOI: 10.1002 / (sici) 1096-9101 (1999) 25: 1 <22 :: aid-lsm4> 3.0.co; 2-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 58. Чимино С., Фавилла В, Руссо Г.И., Сайта А., Сортино Дж., Кастелли Т.и другие. Пневматическая литотрипсия в сравнении с лазерной литотрипсией с гольмием: YAG для лечения одиночных камней мочеточника: проспективное слепое исследование. Urol Int. 2014; 92 (4): 468–72. DOI: 10,1159 / 000355828. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 59. Teichman JM. Лазерная литотрипсия. Curr Opin Urol. 2002. 12 (4): 305–9. DOI: 10.1097 / 00042307-200207000-00008. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 61. Бресслер Н.М., Бек Р.В., Феррис Флорида 3-й. Панретинальная фотокоагуляция при пролиферативной диабетической ретинопатии. N Engl J Med.2011; 365 (16): 1520–6. DOI: 10.1056 / NEJMct02. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 62. Макэлинден К., Мур Дж. Э. Изменение внутренних аберраций после миопической лазерной рефракционной хирургии роговицы. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2011; 249 (5): 775–81. DOI: 10.1007 / s00417-010-1459-х. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 63. McAlinden C, Moore J. Повторное лечение субэпителиальной кератэктомии с помощью лазера. J Cataract Refract Surg. 2011. 37 (2): 358–63. DOI: 10.1016 / j.jcrs.2010.11.009. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 64.Weiblinger RP. Обзор клинической литературы по использованию Nd: YAG-лазера для задней капсулотомии. J Cataract Refract Surg. 1986. 12 (2): 162–70. DOI: 10,1016 / s0886-3350 (86) 80034-7. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 65. Дональдсон К.Э., Брага-Меле Р., Кэбот Ф., Дэвидсон Р., Дхаливал Д.К., Гамильтон Р. и др. Фемтосекундная лазерная хирургия катаракты. J Cataract Refract Surg. 2013. 39 (11): 1753–63. DOI: 10.1016 / j.jcrs.2013.09.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 66. Берр Ф., Видманн М., Таннапфель А., Хальм У., Колхоу К. Р., Шмидт Ф.и другие. Фотодинамическая терапия при распространенном раке желчных протоков: данные об улучшении паллиативной терапии и увеличении выживаемости. Гепатология. 2000. 31 (2): 291–8. DOI: 10.1002 / hep.510310205. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 67. Ловат Л.Б., Мату Н., Торп С.М., Гертнер Д., Сарджант И.Р., Уинслет М.К. и другие. 7048 Саморасширяющиеся металлические стенты далеко не идеальны для облегчения дисфагии. Gastrointest Endosc. 2000; 51 (4): AB254. DOI: 10.1016 / S0016-5107 (00) 14719-4. [CrossRef] [Google Scholar] 68. Баун С.Г., Ловать Л.Б. Биология фотодинамической терапии желудочно-кишечного тракта.Gastrointest Endosc Clin N Am. 2000. 10 (3): 533–50. DOI: 10.1016 / S1052-5157 (18) 30121-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 70. Майдабади А., Абазари М. Изучение взаимодействия лазера с тканью методом Монте-Карло для лазера на иттрий-алюминиевом гранате (Nd: YAG) с длиной волны 1064 нм. J Lasers Med Sci. 2015; 6 (1): 22–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 71. Lukac M, Vizintin Z, Zabkar J, Pirnat S. Импульсный лазерный липолиз Nd: YAG 1064 нм QCW. Журнал Академии лазера и здоровья. 2009. 4 (1): 24–34.[Google Scholar] 72. Абделаал М.М., Абоелатта Я. Сравнение кровопотери при лазерном липолизе и традиционной липосакции. Эстет Сург Дж. 2014; 34 (6): 907–12. DOI: 10.1177 / 10

X14536904. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 73. Ву ЕС, Вонг Б.Дж. Лазеры и оптические технологии в пластической хирургии лица. Arch Facial Plast Surg. 2008. 10 (6): 381–90. DOI: 10.1001 / archfaci.10.6.381. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 74. Келли К.М., Чой Б., Макфарлейн С., Мотосуэ А., Юнг Б., Хан М.Х. и другие. Описание и анализ методов лечения родимых пятен портвейна.Arch Facial Plast Surg. 2005. 7 (5): 287–94. DOI: 10.1001 / archfaci.7.5.287. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 75. Faurschou A, Olesen AB, Leonardi-Bee J, Haedersdal M. Лазеры или источники света для удаления винных пятен. Кокрановская база данных Syst Rev.2011; 9 (11): CD007152. DOI: 10.1002 / 14651858.CD007152.pub2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Терапевтические лазерные приложения — Биомедицинская оптика (BMO) — Оптическое общество (OSA)

Предстоящее событие

Техническая группа OSA по терапевтическому лазерному применению Специальный доклад: прислушивание к звуку света при проведении хирургических операций

Когда: 14 апреля 2021 г., 14:00 — 15:00 по тихоокеанскому времени (UTC -7: 00)

Присоединяйтесь к нам на Конгрессе OSA по биофотонике, и Муйинату Белл, основательница и директор лаборатории фотоакустических и ультразвуковых систем (PULSE) в Университете Джона Хопкинса, расскажет о своей работе в области фотоакустической хирургии.

Фотоакустическая визуализация предлагает «рентгеновское зрение», позволяющее видеть за пределами наконечников инструментов и под тканями во время хирургических процедур, при этом ионизирующие рентгеновские лучи не требуются. Вместо этого оптические волокна и акустические приемники позволяют фотоакустическим зондированием основных структур, таких как кровеносные сосуды и нервы, которые в противном случае скрыты от глаз. Весь процесс инициируется доставкой лазерных импульсов через оптические волокна для освещения интересующих областей, вызывая акустический отклик, который можно обнаружить с помощью ультразвуковых преобразователей.Затем применяется формирование луча для создания фотоакустического изображения. В докладе д-ра Белла будут освещены новые системы доставки света, новая теория формирования луча с пространственной когерентностью, альтернативы глубокого обучения формированию луча и методы роботизированной интеграции, каждый из которых впервые был внедрен лабораторией PULSE, чтобы открыть захватывающий новый рубеж хирургии под фотоакустическим контролем. Эта новая парадигма может устранить возникновение серьезных осложнений во время широкого спектра сложных операций и процедур, включая нейрохирургию, сердечные катетерные вмешательства, хирургию печени, операцию спондилодеза позвоночника, гистерэктомию, биопсию и телеоперационные роботизированные операции.

О нашем спикере:

Муйинату Белл — доцент кафедры электротехники, вычислительной техники, биомедицинской инженерии и компьютерных наук Университета Джона Хопкинса, где она основала и руководит инженерией фотоакустических и ультразвуковых систем (PULSE). Лаборатория. Доктор Белл получил степень бакалавра наук. степень в области машиностроения (второстепенная биомедицинская инженерия) Массачусетского технологического института (2006 г.), докторская степень. получил степень в области биомедицинской инженерии в Университете Дьюка (2012 г.), проводил исследования за рубежом в качестве международного научного сотрудника Уитакера в Институте исследований рака и Королевской больнице Марсдена в Соединенном Королевстве (2009-2010 гг.), а также получил докторскую степень в Центре инженерных исследований Компьютерные интегрированные хирургические системы и технологии в Университете Джона Хопкинса (2016 г.).Она является заместителем главного редактора IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control (T-UFFC), помощником редактора IEEE Transactions по медицинской визуализации и имеет патенты на формирование луча с короткой задержкой и пространственную когерентность и хирургию под фотоакустическим контролем. Она является обладателем множества наград и наград, в том числе премии MIT Technology Review за новатор до 35 лет (2016 г.), премии NSF CAREER (2018 г.), премии NIH Trailblazer Award (2018 г.), исследовательской стипендии Альфреда П. Слоуна (2019 г.), ОРАУ Ральф Э.Награда Пауэ-младшего за повышение квалификации (2019 г.) и Премия «Выдающийся молодой инженер штата Мэриленд» (2019 г.). Совсем недавно она была удостоена первой награды IEEE UFFC Star Ambassador Lectures Award (2020) и премии SPIE Early Career Achievement Award (2021).

По запросу вы можете посмотреть любую из следующих презентаций веб-семинаров, которые были организованы Технической группой OSA по терапевтическим лазерным приложениям.

О лазерных приложениях для маркировки деталей

О лазерной маркировке и гравировке

Лазерная маркировка деталей обеспечивает постоянную, хорошо читаемую маркировку, которая обеспечивает эффективную прослеживаемость.Применения для лазерной маркировки и гравировки широко различаются, что делает их разумным вариантом для различных отраслей и широкого диапазона материалов.

Преимущества лазерной маркировки деталей

Технология лазерной маркировки деталей становится все популярнее среди многих производителей благодаря своим многочисленным эксплуатационным преимуществам.

Хотя существует несколько различных типов лазерных процессов, они имеют много схожих преимуществ, в том числе:

• Постоянные и читаемые метки
• Скоростные операции
• Высококонтрастные метки
• Нет контакта
• Минимальные расходные материалы
• Маркировка металлов, пластмасс, резины, бумаги / картона

Лазерная маркировка и отслеживание деталей

Прослеживаемость деталей, способность отслеживать компонент и его соответствующую историю на протяжении всего жизненного цикла, как никогда важна в современной промышленной среде.

Растущая сложность цепочек поставок в дополнение к угрозам подделки и отзыва продукции побудила многие современные производственные предприятия внедрить высококачественные системы постоянной лазерной маркировки деталей. Эти системы могут связывать уникальные идентификаторы, такие как линейные одномерные штрих-коды или двухмерные матричные коды, с компьютерной базой данных с помощью технологии MECCO EtherMark или настраиваемых графических пользовательских интерфейсов (GUI).

Отмеченные коды могут предоставить бесценную информацию для отслеживания и отслеживания, такую ​​как номер детали, номер партии и дату изготовления.

Лазерная маркировка и гравировка на различных материалах

Системы лазерной маркировки и гравировки могут маркировать широкий спектр органических и неорганических материалов. В зависимости от вашего конкретного применения и требований наши специалисты могут помочь вам решить, подходит ли вам маркировочная машина с волоконным лазером, CO2-лазером или лазерной маркировочной машиной с диодной накачкой.

РАЗНООБРАЗИЕ МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТИКОВ

В волоконных лазерах используется оптическое волокно, легированное редкоземельными элементами, такими как иттербий.Это универсальные системы маркировки самых разных металлов и пластмасс, в том числе:

• Сталь и нержавеющая сталь
• Алюминий чистый и литой
• Медь
• Титан
• Пластмассы

ПЛАСТИКА И АНОДИРОВАННЫЙ АЛЮМИНИЙ

Для лазера с меньшей мощностью, который специализируется на более ярких и четких отметках на пластике и алюминии, MECCO предлагает уникальный лазер с диодной накачкой и запатентованными диодами, накачивающими кристаллы YAG.

Этот тип лазера использует более высокую пиковую мощность для удаления краски, анодирования и оксидов на 25-50% быстрее, при этом значительно осветляя основной материал.

ОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Маркировка деталей из органических материалов, таких как дерево, стекло, пластик или резина? CO2-лазер — это лазер непрерывного действия на углекислом газе, который идеально подходит для маркировки этих типов материалов.

Применение лазера

У лазеров есть много ценных применений в сегодняшнем производственном бизнесе.Изучите различные лазерные приложения, затем узнайте более подробную информацию, поймите, когда использовать каждое приложение, и просмотрите видео, чтобы увидеть их в действии.

Миграция углерода

Обычно используется в медицинской промышленности из-за его способности наносить чистые, гигиенические отметки, миграция углерода происходит во время нагрева металла или металлических сплавов, вызывая химическое соединение металла со следами молекул углерода на поверхности детали или рядом с ней, создавая темное пятно. — иногда даже черный — стойкая метка.

Подробнее о миграции углерода

Лазерный отжиг

Лазерный отжиг — это локальный нагрев, при котором цвет нагреваемого материала изменяется в зависимости от температуры нагрева. Отжиг, популярный для маркировки металлов, оставляет гладкие, темные, не окисляющиеся пятна.

Подробнее о лазерном отжиге

Лазерное склеивание

Лазерное склеивание, отлично подходящее для различных металлов, стекла, керамики и пластика, в отличие от любого другого типа лазерного применения тем, что это аддитивный процесс, при котором материал прикрепляется к маркируемой поверхности / детали.

Подробнее о лазерном склеивании

Лазерная резка

Лазерная резка является быстрой, точной и обеспечивает высококачественную отделку благодаря бесконтактному процессу при определенном фокусном расстоянии. Вырежьте высокоточные узоры из различных металлов, включая сталь, титан, алюминий и медь, а также некоторых пластиков и стекла.

Подробнее о лазерной резке

Лазерное обесцвечивание

Используется в автомобильной, электронной и медицинской промышленности. Обесцвечивание пластика происходит при изменении цвета из-за взаимодействия пигментов или добавок с локализованным нагревом лазера.

Подробнее о лазерном обесцвечивании

Послеоперационное применение лазера при глаукоме

Лечение глаукомы направлено на снижение ВГД с целью предотвращения или замедления прогрессирования повреждение зрительного нерва. Хирургия показан при медикаментозной терапии и лазерном лечении не снижают должным образом ВГД. ¹ Лазеры также иметь полезное место в управлении повышенными или снижение давления в послеоперационном периоде, и хирурги разработали различные методы уменьшения ВГД и лечение осложнений.

ЛИЗЕР ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ШВА

Трабекулэктомия — наиболее часто выполняемая операция при глаукоме. Офтальмологи перешли от полнослойной склерэктомии до «защищенной» склеральной лоскуты с использованием техники плотного закрытия. Цель состоит в том, чтобы предотвратить гипотония и связанные с ней проблемы, такие как плохое зрение, отек желтого пятна, мелкие передние камеры и катаракта формирование. ² Один из наиболее часто используемых методов для послеоперационного контроля ВГД — частичное высвобождение лоскут методом лазерного лизиса швов (LSL), который часто выполняется от нескольких дней до нескольких недель после операции.В LSL хирург использует аргоновый или диодный лазер для нарезания швов без нарушения конъюнктива. Специальная линза (Блюменталя или Хоскинса) дает ему или ей четкое представление о шве под конъюнктива (рисунок). Параметры лечения зависит от толщины пузыря и типа лазера что используется. Обычно применение лазерной энергии на низком Достаточно настройки мощности (50-100 мкм при 300 мВт). Полезный намек в том, что швы склерального лоскута должны быть тугими и, по крайней мере, Длина 4 мм для облегчения обзора и резки.

Время приема LSL зависит от того, являются ли антиметаболиты использовались при трабекулэктомии. Хотя добавочный митомицин C (MMC) и 5-фторурацил (5-FU) имеют улучшил результаты процедуры с точки зрения контроля ВГД, их использование также увеличило частоту послеоперационных глазная гипотония и связанные с ней осложнения. ² дюйм наш опыт, в случаях трабекулэктомии с дополнительным MMC или 5-FU, LSL следует по возможности избегать во время первые 5 послеоперационных дней для предотвращения резких колебаний ВГД, быстрое развитие тяжелой гипотонии и неглубокий передний камера.В этой ситуации назначают противоглаукомные препараты. обычно в это время контролирует ВГД. Когда 5-ФУ имеет После операции LSL можно проводить в течение 2–3 недель после операции. Если использовалась MMC, LSL может произойти в очень большом количестве. Поздняя дата. В 1993 году Паппа и др. Показали, что LSL может быть эффективным. даже через 21 неделю после трабекулэктомии во время операции Использовалась MMC. После LSL цифровое давление спереди глаза можно использовать для поднятия пузыря, заставляя водянистую через склерэктомию. ³ Хотя их много техники цифрового давления, мы инструктируем пациенту закрыть операционный глаз и смотреть прямо вперед.Затем через веко прикладывают давление к передней части глаз в течение 10 секунд медленно и равномерно. В В течение этого процесса следует проверять ВГД несколько раз. для титрования необходимого количества цифрового давления для поднятия пузыря и понижения ВГД без уплощения передняя камера.

ГОНИОПАНКТУРА ИЛИ СИНЕХИОЛИЗ

После трабекулэктомии место склеростомии может стать закупорена радужной оболочкой или мембраной. Если врач наблюдает это осложнение гониоскопии, он или она может желаете провести лазерный синехиолиз.Цель — удалить любая вышележащая ткань, препятствующая оттоку водной юмор. Хирурги успешно использовали Nd: YAG лазеры и аргоновый лазер для устранения препятствия. ⁴ The Лазер Nd: YAG может быть направлен на верхнюю часть синехий и установить на несколько импульсов, чтобы создать вибрацию или разрез из-за чего радужная оболочка отпадает. Хирург может разрезать мембрана, напрямую использующая мощности, аналогичные тем, которые используются для лазерная иридотомия. В качестве альтернативы, используя гониолены, хирург можно выбрать большой размер пятна с помощью аргонового лазера и применить медленный ожог, чтобы отвести радужку от места склеростомии путем сокращение его.

Лазерное лечение также может решить проблемы после каналопластика. Если послеоперационный отток недостаточен, хирург может выполнить гониопункцию с помощью Nd: YAG лазер, чтобы создать прямой путь для потока жидкости из передняя камера к склеральному озеру. ^5,6

НАРУШЕНИЕ ГИАЛОИДА ДЛЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ СРЕДСТВ ГЛАУКОМА

Злокачественная глаукома — одна из самых сложных проблемы, с которыми сталкиваются офтальмологи. Это угрожающее зрелище форма закрытоугольной глаукомы неверно направляет водянистую влагу в полость стекловидного тела.Злокачественная глаукома характеризуется уплощением передней камеры при наличии открытой иридэктомии и отсутствии супрахориоидальной кровоизлияние или жидкость. ^7,8 В этой ситуации обычно повышено ВГД. Используя Nd: YAG-лазер, хирург выполняет капсулотомия, если пациент псевдофакичен и нарушен переднего гиалоида в попытке создать проход через который водянистая влага может течь вперед в передняя камера вместо того, чтобы быть захваченной стекловидным телом. ⁹ Кроме того, введение циклоплегиков, таких как поскольку атропин и стероиды могут помочь облегчить проблему. Когда медикаментозная и лазерная терапия не дают результата, витрэктомия (или линзэктомия-витрэктомия) исправит проблему. ¹⁰

ВНЕШНИЙ ДИОДНЫЙ ЛАЗЕР ИЛИ ЭНДОФОТОКОАГУЛЯЦИЯ ЦИЛИАРНОЕ ТЕЛО

Когда ВГД не контролируется после нескольких операций и максимальное лечение безуспешно, диодный может быть полезна лазерная циклофотокоагуляция. Хирург трансклерально подает энергию диодного лазера 1.5 мм сзади лимба для снижения функции цилиарных отростков, тем самым уменьшая количество образующейся воды и снижение ВГД. После ретробульбарной или перибульбарной блокады глаз получает 24 пятна благодаря длительному применению (2000 миллисекунд) примерно на 1,5 мм позади лимба на мощности чуть ниже, чем требуется, чтобы услышать «Поп» (1750 мВт). ¹¹ Мощность, необходимая для лечения будет значительно варьироваться в зависимости от толщины склеры и уровень опыта хирурга.Трансклеральная циклофотокоагуляция может потребоваться повторение несколько раз и может вызвать воспаление глаза. Часто наблюдается потеря остроты зрения. после лазерной циклодеструкции, как правило, из-за цистоида макулярный отек. Следовательно, эта процедура должна быть ограничивается пациентами с остротой зрения менее 20/40. Бесконтактная трансклеральная лазерная циклодеструкция Nd: YAG также доставляется через склеру, как сообщается, эффективен также при рефрактерной глаукоме. ⁸

Эндофотокоагуляция (ECP) — еще один вариант лечения повышенное ВГД за счет разрушения части цилиарного тела.ECP оказывается особенно эффективным в сочетании с факоэмульсификация и имплантация ИОЛ. An Датчик 18 или 20 калибра (Endo Optiks) измеряет эндотелиальный фотокоагуляция до 300º цилиарных отростков через единственный разрез. ¹² Успех соответствует лечению как переднего, так и заднего отделов цилиарное тело. Процедура вызывает отбеливание тканей. и усыхание цилиарных отростков, но не вредит ядро цилиарного тела. Этот внутренний подход вызывает меньше воспалений и послеоперационных болей, чем при склерозировании диодные циклодеструктивные процедуры, которые сильно разрушают больше цилиарного тела.

ЛАЗЕРНАЯ ЛЕЧЕНИЕ BLEBS

Пузыри с чрезмерной фильтрацией — еще одна сложность фильтрации. хирургическое вмешательство, особенно при применении дополнительных антиметаболитов используются. Помимо гипотонии, особенно больших пузырей и те, которые позволяют водянистой влаге течь в носовое или височное субконъюнктивальное пространство склонны к вызывая симптомы хронического ощущения инородного тела и эпифора. ¹³ Решение этих проблем влечет за собой сокращение размер пузыря или уменьшение фильтрации через него.Варианты включают хирургическое удаление части пузыря, наложение компрессионных швов через пузырек, инъекцию аутокровь в пузырек, применяя криотерапию или химические раздражители (нитрат серебра), или ремоделирование bleb с Nd: YAG или аргоновым лазером. Беттин и др. Использовали Nd: YAG-лазер для индуцирования кровотечения из чрезмерно фильтрующего пузыря воздействуя на кровеносные сосуды, прилегающие к склеральному лоскуту. ¹⁴ Еще один способ уменьшить пузырек — покрасить его фотопоглощающий краситель, а затем применить лазерную энергию (аргон, криптон, гольмиевый YAG или Nd: YAG). ¹⁵ Это делается для увеличить лазерное поглощение. Затем лазерная энергия подается на поверхность, чтобы пузырь сморщился.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Правильное применение лазерной техники легко устраняет многие осложнения хирургии глаукомы. Кроме того, использование лазера позволяет хирургу решать вопрос в офисе, что позволяет избежать неудобных и дорогие обратные поездки в операционную.

Педро Сервантес, доктор медицины, инструктор клинических офтальмология в Северо-Западном университете Медицинская школа Файнберга в Чикаго.Он признал отсутствие финансовой заинтересованности в продукте или упомянутую здесь компанию. Доктор Сервантес может можно связаться по адресу [email protected].

Джон Рудерман, доктор медицины, доцент клинической офтальмологии Северо-Западного Медицинский факультет Университета Файнберга в Чикаго. Он не признал никакой финансовой заинтересованности в продукте. или упомянутую здесь компанию. Доктор Рудерман с ним можно связаться по адресу [email protected].

1. Gedde SJ, Schiffman JC, Feuer WJ, et al; Исследовательская группа по сравнению с трубкой и трабекулэктомией.Трехлетнее наблюдение Трубка против трабекулэктомии. Am J Ophthalmol. 2009; 148 (5): 670-684.
2. Капетанский FM. Лазерный лизис швов после трабекулэктомии. J Glaucoma. 2003; 12 (4): 316-320.
3. Паппа К.С., Дерик Р.Дж., Вебер П.А. и др. Поздний лизис швов аргоновым лазером после трабекулэктомии митомицином С. Офтальмология. 1993; 100 (8): 1268-1271.
4. Альп М.Н., Ярангумели А., Коз О.Г., Курал Г. Гониопункция лазером Nd: YAG при вискоканалостомии: проникновение в хирургия непроникающей глаукомы.Int Ophthalmol. 2010; 30 (3): 245-252.
5. Льюис Р.А., фон Вольф К., Тетц М. и др. Каналопластика: круговая вискодиляция и натяжение по Шлемму канал с использованием гибкого микрокатетера для лечения открытоугольной глаукомы у взрослых: двухлетний промежуточный клинический результаты исследования. J Cataract Refract Surg. 2009; 35 (5): 814-824.
6. Ayyala RS, Chaudhry AL, Okogbaa CB, Zurakowski D. Сравнение хирургических результатов при каналопластике и трабекулэктомия через 12 месяцев наблюдения. Офтальмология.2011; 118 (12): 2427-2433.
7. Muqit MM, Menage MJ. Злокачественная глаукома после факоэмульсификации: лечение диодной лазерной циклофотокоагуляцией. J Cataract Refract Surg. 2007; 33 (1): 130-132.
8. Debrouwere V, Stalmans P, Van Calster J, et al. Результаты различных вариантов лечения злокачественных глаукома: ретроспективное исследование. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2012: 250 (1): 131-141.
9. Sharma A, Sii F, Shah P, Kirkby GR. Витрэктомия-факоэмульсификация-витрэктомия для лечения водной синдромы дезориентации факичных глаз.Офтальмология. 2006; 113 (11): 1968–1973.
10. Harbour JW, Rubsamen PE, Palmberg P. Витрэктомия Pars plana при лечении факичных и псевдофакичных злокачественная глаукома. Arch Ophthalmol. 1996; 114 (9): 1073-1078.
11. Gaasterland DE, Pollack IP.

    No related posts.