Лазери в медицині - Енциклопедія Сучасної України
Beta-версія
Лазери в медицині

ЛА́ЗЕРИ В МЕДИЦИ́НІ Серед понад 360-ти можливих варіантів застосування лазерів у різних сферах людської діяльності медицина є однією з найперспективніших галузей для цих пристроїв. Розглядають без­посереднє мед. застосування лазерів, спец. лазерні технології для виготовлення інструментарію, а також різні пристрої мед. призначення. Безпосередньо в медицині лазери використовують у діагностиці, терапії та хірургії. Під впливом лазер. дії на орган. (біол.) тканину відбуваються наступні стадії взаємодії з тканиною: опромінення, погли­нання, нагрівання, хім. (структур­ні) зміни, перегрів (випаровування), вибух, абляція (субліма­ція), охолодження. Залежно від т-ри нагрівання біол. тканини можливі 3 механізми дії на неї: фотохім., фототерміч., фотоде­­структивний. Перший механізм є типовим для рефлексотерапії, активації дії ліків, стерилізації, загоєння ран тощо. Другий – для перегрівання до + 37–43 °C (незворотне руйнування не відбувається), + 43–60 °C (спосте­рігають втрату мембрани клітин, а також зварювання тканин; див. Зварювання в медицині). Третій механізм є типовим для т-р до + 60–100 °C (мають місце коагуляція та некроз тканини), + 100–300 °C (відбуваються випаровування рідини та карбонізація тканин), вище + 300 °C (має місце випаровування твердої тканини, а подальше підвищення т-ри призводить до повного руйнування тканини через терміч. вибух (фотоабляція), мех. шокової хвилі тощо). З діагност. метою лазер використовують, напр., для аналізу крові, в спектрал. системах для аналізу скла­ду матеріалу та ін. Терапевт. ефек­ту досягають шляхом локал. контрольованого опро­мі­нен­ня невисокої інтенсивності тканини, ураженої запаленням, як зовні, так і всередині певного органа людини. Нині є відомості про успішні спроби лікування пухлин, локал. запалень тощо без хірург. втручання. За допомогою спец. оптич. зондів опромінюють тільки місце запа­лення на потрібній глибині, що створює можливості для лікування, зокрема, запалень простати, молоч. залоз. Позитив. ре­­зультату досягнено у застосуванні лазеротермії для лікування глибоко розташ. пухлин головного мозку. В офтальмології ла­­зери широко використовують для корекції зору, зокрема для лікування коротко- і далекозорості. Керований відповід. програмою сканувал. промінь ексімер. лазера (з довжиною хвилі в ультрафіолет. діапазоні електромагніт. спектра) змінює кри­визну рогівки ока. Для корекції короткозорості лазер. промінь зрізає рогівку в центрі, роблячи її більш плоскою; для корекції далекозорості частково видаля­ють кругову периферичну частину тканини рогівки. Лазерне випромінювання використовують замість традиц. методів лікування ішеміч. хвороби серця. Для цього здійснюють перфорацію серц. м’яза лазер. проме­нем. Залежно від розмірів ішеміч. зони створюють від 30-ти до 40-а каналів діаметром 1 мм. Кожен канал обробляють протягом 20–50 мілісекунд дією од­ного імпульсу СО2-лазера. У ре­зультаті кров прокачується через створ. канали, збагачуючи киснем ішемічну зону м’яза. Нині актуал. є застосування лазер. променя в хірургії у якості скаль­пеля. Це забезпечує високий рі­вень стерильності, локалізацію енергії (теплової дії), можливість виконувати т. зв. безкровні розрізи живої тканини завдяки зва­­рюванню кров’яних капілярів. Важливим є застосування лазер. випромінювання для виготовлення мед. інструментів, при­­строїв та склад. виробів, які ви­­користовують як імплантати для відновлення або покращення функціонування органів людини. Прикладом такого застосування є виготовлення кардіова­скуляр. протезів (імплантати або стенти). Нині поширені технології створення 3-вимір. об’єк­тів як унікал. допоміж. метод у розробленні стратегії надсклад. хірург. втручань. Так, напр., при тяжкій черепно-мозк. травмі вна­слідок транс­порт. катастрофи, коли у нейрохірурга виникають складності у встановленні шляхів відновлення працездатності травмов. органа, можна скори­статися даними томогр. дослідж. і отримати віртуал. (матем.) мо­дель череп. коробки. Така модель може бути використана як базова програма для 3-вимір. сканування сфокусованого лазер. випромінювання під час ви­готовлення матеріаліз. моделі (з пластмаси) череп. коробки за допомогою методу лазер. стереолітографії. Широко впроваджують лазерну техніку в косме­тології, зокрема для видален­ня небажаного волосся, бородавок, усунення ін. дефектів шкі­­ри. Розроблено методики боротьби з віковими зморшками за допомогою лазер. опромінен­ня (т. зв. омолодження шкіри), безболіс. видалення татуювання. З використанням лазер. при­ладів створ. експерим. мед. сис­теми для ліпосакції (видалення надлишків жирової тканини без локал. хірург. втручання). Для цього застосовують лазер, що генерує випромінювання, здатне вибірково поглинатися жировими клітинами і призводити до локал. безболіс. розтоплення жирової тканини, яка потім відсмоктується за допомогою мед. шприца або спец. системи. Нині практикують досить незвичне застосування лазерів, комбінуючи їх із традиц. системами. Так, відомі системи хула-хуп, оснащені декількома діод. лазерами невеликої потужності. Фіз. навантаження при цьому поєднується з лазер. випромінюванням, що забезпечує додатк. вплив на організм фотохім. ефекту. Подібна комбінація реалізується також у традиц. зуб­них щітках, у яких за допомогою світловолокна лазерне випромінювання локалізується на яснах, що сприяє зміцненню зубів. Перспектив. є мікро- та нанозастосування лазерів. Уже нині існують лазери, розміри яких ви­мірюють у мікро- і нанометрах. Це значно розширює можливос­ті їхнього застосування. Напр., нанолазер може бути імплантов. навіть у живу клітину, при цьому в якості джерела живлен­ня використовується енергія клі­тини. Розроблено мікроробот, який має змогу рухатися вздовж кров’яних судин та діагностувати зміни т-ри під час переміщення. Завдяки цьому можна оцінити локал. підвищення т-ри, а відтак і визначити джерело запалення або можливе порушення функціонування органа. Поки що такий робот має міліметр. розміри, але з часом їх можна зменшити до кількох мікрометрів. Такі системи конструктивно виконано у вигляді кількох оболонок, які можуть бути багатофункціональними, – моніторинг. вузол, що збирає різну інформацію, вузол з ліками, які впорскують для локал. лікування; вузол контролю, який передає назовні необхідну інфор­мацію тощо. У цьому випад­ку ла­зерну технологію використовують для виготовлення мікрочіпів, які встановлюють у на­­норобот – нанобот. Дуже поши­реним є за­­стосування лазерів як інструмен­тів для виготовлення спец. приладів, пристроїв та систем мед. застосування. Такі операції лазер. оброблення, як мікрозварювання, поверхн. зміцнення, пре­цизійне розрізання матеріалу, маркування виробів тощо, допомагають значно розширити арсенал тех. засобів мед. застосування.

Літ.: V. Kovalenko, L. Golovko, Z. Kon­so, S. Shniyder. The Use of Laser Radia­tion for Biologic Tissue Hyper Heating In­­side the Body Without its Resection (I-Mo­deling) // Proceedings of International Congress «ICALEO’97». San Diego, 1997; J. Meijer, K. Du, A. Giner, D. Hoffmann, V. Kovalenko, T. Masuzawa, A. Os­­ten­dorf, R. Poprawe, W. Schulz. Laser machining by Short and Ultrashort Pulses, State of the Art // Annals of the CIRP. 2002. Vol. 51(2); V. S. Kovalenko. Laser micro- and nanoprocessing // International J. of Nanomanufacturing. 2006. Vol. 1, № 2.

В. С. Коваленко

Стаття оновлена: 2016