вход Вход Регистрация



Основные направления медико-биологического использования лазеров можно разделить на две основные группы:

1) лазер – инструмент воздействия на биологические структуры и процессы. Например, для коагуляции тканей (офтальмология, онкология, дерматология и др.), для рассечения тканей (хирургия), для биостимуляции (физиотерапия);

3) лазер - инструмент исследования биологических структур и процессов (допплеровская спектроскопия, релеевская спектроскопия, голография, микрохирургия клетки, комбинационное рассеивание света, лазерная микроскопия, эмиссионный микроспектроанализ).

 

Глубина проникновения лазерного излучения (ЛИ) в биологическую ткань – один из факторов, определяющий границы возможного применения лазеров в медицине. Существует ряд причин, ограничивающих глубину проникновения лазерного излучения: поглощение лазерного излучения биологическими тканями (начальное звено, предшествующее цепи изменений, развивающихся в облученном организме), отражение света от поверхности между двумя средами (способствует ослаблению ЛИ при прохождении его через ткани), преломление при прохождении границы, разделяющей две оптически разнородные среды и рассеяние света частицами ткани. Поглощательная способностью определяется как отношение энергии, поглощенной в среде, к энергии излучения, падающей на поверхность среды

.

Глубина поглощения характеризует пространственное распределение поглощенной энергии в среде, и зависит от расстояния L, на котором мощность излучения Р уменьшается в 2,718 раза по отношению к мощности излучения поверхности среды Р0.

Величина, обратная глубине поглощения называется коэффициентом поглощения Т [см-1].

Если наряду с поглощением происходит рассеяние света, то расстояние, на котором в результате совместного действия этих процессов излучение затухает в е раз, называется глубиной ослабления или проникновения излучения.

Количественными характеристиками процесса ослабления излучения является пропускание и поглощение

Если излучение представляет собой плоскую волну, падающую на ровную поверхность объекта, а коэффициент поглощения a на всем облучаемом участке одинаков и не зависит от интенсивности света, тогда теоретически энергия (мощность) излучения по мере увеличения глубины будет уменьшатся экспоненциально и ее распределение выражается [17]:

P = P0 exp-aL .

При монохроматичном излучении

a = 4pnk/l ,

где:

P – мощность излучения на глубине L ,

P0 – мощность излучения, падающего на поверхность ткани,

a - коэффициент поглощения ткани( без учета потерь на отражение),

n – показатель преломления для данной среды,

k – показатель поглощения для данной среды.

В реальных условиях это соотношение нарушается за счет ряда причин:

· различий в коэффициентах поглощения разных участков облучаемой ткани (например [17], a мелаиновых гранул сетчатки глаза в 1000 раз больше, чем окружающей ткани);

· поглощение является функцией длины волны, т.е. a изменяется для лазеров, излучающих в различных областях спектра (например [17]: излучение рубинового лазера (l » 694,3 нм). Поглощается опухолевыми клетками примерно в 2 раза интенсивнее, чем излучение неодимового лазера l»1060 нм.. Излучение красной области спектра проникает на большую глубину, чем сине – зеленое. Эта граница резко выражена при прохождении через васкуляризованные (васкулит – от лат. – сосудик) органы с обильным кровенаполнением. Для зеленого света (l = 514 нм) – L = 0,5 мм, для красного (l = 630 нм) – L = 1-2 мм, для ближнего ИК (лазер на алюмоиттриевом гранате с неодимом) (l = 1060 нм) – L = 3 – 9 мм.;

· поглощение ЛИ зависит от степени окрашенности ткани: обильно пигментированная ткань поглощает излучение интенсивнее, чем ткань мышцы;

· поглощение ЛИ зависит от ширины спектра и поляризации и не зависит от пространственной когерентности. Поляризованное излучение поглощается менее активно, чем неполяризованное;

· СО2-лазерное излучение, генерируемое в инфракрасной области l=10600нм интенсивно поглощается Н2О, которая составляет 80% массы большинства клеток, т.е. излучение практически полностью поглощается поверхностными слоями клеток;

· излучение ослабляется из-за отражения от поверхности ткани, например: от белой кожи человека.

Потери на отражение уменьшаются по мере увеличения длины волны.

Глубина проникновения ЛИ в биологические ткани не превышает нескольких миллиметров [17], из этих данных исходят при практическом применении.

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру