Лазеры в медицине

 

Рисунок 9 – Лазерный аппарат АТКУС-10

 

В качестве излучателя используются полупроводниковые лазерные диоды. Используется транспортное оптическое волокно диаметром 600 мкм.

ООО НПФ «Техкон» разработал аппарат лазерной терапии «Альфа 1М» (рисунок 10). Как сообщается на сайте производителя, установка эффективна при лечении артрозов, нейродермитов, экземы, стоматитов, трофических язв, послеоперационных ран и пр. Сочетание двух излучателей – непрерывного и импульсного – дает большие возможности для лечебных и исследовательских работ. Встроенный фотометр позволяет устанавливать и контролировать мощность облучения. Дискретная установка времени и плавная установка частоты импульсов облучения удобны для эксплуатации аппарата. Простота управления позволяет использование аппарата средним медицинским персоналом.

 

Рисунок 10 – Лазерный терапевтический аппарат «Альфа 1М»

 

Технические характеристики аппарата приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Технические характеристики лазерного терапевтического аппарата «Альфа 1М»

Длина волны излучения, мкм	0,8–0,95
Диапазон частот оптических импульсов, Гц	10–5000
Длительность оптических импульсов, нс	70–200
Наибольшие значения средней мощности оптического излучения, мВт:  в непрерывном режиме  в импульсном режиме	30 4
Наибольшее значение мощности оптического импульса, Вт	3–5
Наибольшее время сеанса облучения, мин	10
Потребляемая мощность, ВА	10

 

В начале 70-х годов  академиком М.М. Красновым и его коллегами из 2-го Московского медицинского института были предприняты усилия для излечения глаукомы (возникает из-за нарушений оттока внутриглазной жидкости и, как следствие, повышения внутриглазного давления) при помощи лазера. Лечение глаукомы проводилось соответствующими лазерными установками, созданными совместно с физиками.

Лазерная офтальмологическая установка «Ятаган» не имеет зарубежных аналогов. Предназначена для проведения хирургических операций переднего отдела глаза. Позволяет лечить глаукому и катаракту, не нарушая целостности наружных оболочек глаза. В установке используется импульсный лазер на рубине. Энергия излучения, содержащаяся в серии из нескольких световых импульсов, составляет от 0,1 до 0,2 Дж. Длительность отдельного импульса от 5 до 70 нс., интервал между импульсами от 15до 20 мкс. Диаметр лазерного пятна от 0,3 до 0,5 мм. Лазерная установка «Ятаган 4» с длительностью импульса 10-7 с., с длиной волны излучения 1,08 мкм и диаметром пятна 50 мкм. При таком облучении глаза решающее значение приобретает не тепловое, а фотохимическое и даже механическое действие лазерного луча (возникновение ударной волны). Сущность метода заключается в том, что лазерный «выстрел» определенной мощности направляется в угол передней камеры глаза и образует микроскопический «канал» для оттока жидкости и тем самым восстанавливает дренажные свойства радужной оболочки, создав нормальный отток внутриглазной жидкости. При этом луч лазера свободно проходит сквозь прозрачную роговицу и «взрывается» на поверхности радужной оболочки. При этом происходит не прожигание, которое приводит к воспалительным процессам радужной оболочки и быстрой ликвидации протоки, а пробивание отверстия. Процедура занимает примерно от 10 до 15 минут. Обычно пробивают 15-20 отверстий (протоков) для оттока внутриглазной жидкости.

На базе Ленинградской  клиники глазных болезней Военно-медицинской  академии группа специалистов во главе  с доктором медицинских наук профессором  В. В .Волковым использовала свою методику лечения дистрофических заболеваний сетчатки и роговицы с помощью маломощного лазера ЛГ-75, работающего в непрерывном режиме. При этом лечении на сетчатку глаза действует излучение малой мощности, равной 25 мВт. Причем излучение рассеянное. Длительность одного сеанса облучения не превышает 10 мин. За 10-15 сеансов с интервалами между ними от одного до пяти дней врачи успешно излечивают кератит воспаление роговицы и другие болезни воспалительного характера. Режимы лечения получены опытным путем.

В 1983 г. американский офтальмолог  С. Трокел высказал идею о возможности применения ультрафиолетового эксимерного лазера для коррекции близорукости. В нашей стране исследования в этом направлении проводились в Московском НИИ «Микрохирургия глаза» под руководством профессора С.Н. Федорова и А. Семенова.

Для проведения подобных операций совместными усилиями МНТК «Микрохирургия глаза» и институтом общей физики под руководством академика  А. М. Прохорова создана лазерная установка «Профиль 500» с уникальной оптической системой, не имеющих аналогов в мире. При воздействии на роговицу полностью исключается возможность ожога, поскольку нагрев ткани не превышает 4-8ºС. Продолжительность операции 20-70 секунд в зависимости от степени близорукости. С 1993 г. «Профиль 500» успешно используется в Японии, в Токио и Осаке, в Иркутском межрегиональном лазерном центре.

Гелий-неоновый лазерный офтальмологический аппарат МАКДЭЛ-08 (ЗАО «МАКДЭЛ-Технологии»), изображенный на рисунке 11 имеет цифровую систему управления, измеритель мощности, световолоконный подвод излучения, комплекты оптических и магнитных насадок. Лазерный аппарат работает от сети переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 220 В±10%. Позволяет устанавливать время сеанса (лазерного излучения) в пределах от 1 до 9999 секунд погрешностью не более 10%. Имеет цифровое табло, позволяющий производить начальную установку времени и контроль времени до окончания процедуры. В случае необходимости сеанс может быть прерван досрочно. Аппарат обеспечивает частоту модуляцию лазерного излучения от 1 до 5 Гц с шагом 1 Гц, кроме того, имеется режим непрерывного излучения, при установке частоты 0 Гц.

 

Рисунок 11 – Лазерный офтальмологический аппарат МАКДЭЛ-08

 

Инфракрасный лазерный аппарат МАКДЭЛ-09 предназначен для коррекции аккомодационно-рефракционных нарушений зрения. Лечение заключается в выполнении 1012 процедур по 35 минут. Результаты терапии сохраняются на протяжении 46 месяцев. При снижении показателей аккомодации необходимо проводить повторный курс. Процесс улучшения объективных показателей зрения растягивается на 3040 дней после проведения процедур. Средние величины положительной части относительной аккомодации устойчиво увеличиваются на 2,6 дптр. и достигают уровня нормальных показателей. Максимальное увеличение резерва 4,0 дптр., минимальное 1,0 дптр. Реоциклографические исследования показывают устойчивое увеличение объема циркулирующей крови в сосудах цилиарного тела. Аппарат позволяет устанавливать время сеанса лазерного излучения в пределах от 1 до 9 минут. Цифровое табло на блоке управления позволяет производить начальную установку времени, а также контролировать время до окончания сеанса. В случае необходимости сеанс может быть прерван досрочно. По окончании сеанса лечения аппарат подает звуковой предупредительный сигнал. Система регулирования межцентрового расстояния позволяет устанавливать расстояния между центрами каналов от 56 до 68 мм. Установка требуемого межцентрового расстояния может производиться с помощью линейки на исполнительном блоке, или по изображению реперных светодиодов.

Аргоновый лазер модели ARGUS фирмы Aesculap Meditek (Германия) для офтальмологии, применяемый для фотокоагуляции сетчатки глаза. Только в Германии используются более 500 аргоновых лазеров, причем все они работают безопасно и надежно. ARGUS имеет удобное управление, совместим с общепринятыми моделями щелевых ламп фирм Zeiss и Haag-Streit. ARGUS оптимально подготовлен для работы вместе с Nd:YAG-лазером на одном рабочем месте.

Хотя ARGUS спроектирован  как единый блок, штатив с инструментом и лазерный блок могут быть размещены друг возле друга или же в разных местах и помещениях, благодаря соединительному кабелю длиной до 10 метров. Регулируемый по высоте штатив инструмента предоставляет максимальную свободу для пациента и врача. Даже если пациент сидит в инвалидном кресле, лечить его не представляет никакой трудности.

С целью защиты глаз в ARGUS интегрирован управляемый малошумный фильтр для врача. Фильтр вводится в  лазерный пучок при нажатии ножного  выключателя, т.е. лишь непосредственно  перед запуском лазерной вспышки. Фотоэлементы и микропроцессоры контролируют его корректное положение. Оптимальное освещение зоны коагуляции обеспечивается специальным устройством ведения лазерного луча. Пневматический микроманипулятор позволяет производить точное позиционирование луча одной рукой.

Технические характеристики аппарата:

Тип лазера аргоново-ионный лазер непрерывного действия для  офтальмологической ВеО-керамической трубки

- Мощность на роговице:

на роговице: 50 мВт  – 3000 мВт для всех линий, 50 мВт – 1500 мВт для 514 нм

при блоке питания  с ограниченным потреблением тока:

на роговице: 50 мВт  – 2500 мВт для всех линий, 50 мВт  – 1000 мВт для 514 нм

- Пилотный луч аргоновый  для всех линий или 514 нм, максимально  1мВт

- Длительность импульса 0,02 – 2,0 сек, регулируемая в 25 ступенях или плавно

- Последовательность  импульсов 0,1 – 2,5 сек., с промежутками, регулируемыми в 24 ступенях

- Запуск импульса ножным  выключателем; в режиме последовательности  импульсов нужная серия вспышек  включается нажатием ножного выключателя;

функция прерывается  при отпускании педали

- Подвод луча световодом, волокно диам. 50 мкм, длиной 4,5 м,  на обоих концах с разъемом SMA

- Дистанционное управление  для выбора предлагаются:

дистанционное управление 1: настройка вручную маховичком;

дистанционное управление 2: настройка контактными площадками пленочной клавиатуры.

- Общие признаки: электролюминесцентный  дисплей, индикация мощности в  цифровом и аналоговом виде, цифровое  показание всех остальных параметров  настройки, показание рабочего состояния (напр. рекомендации по сервису) явным текстом

- Управление микропроцессорное,  контроль над мощностью, защитным  фильтром для врача и затворами  в 10-миллисекундном режиме

- Охлаждение

воздухом: интегрированные  вентиляторы пониженного уровня шума

 водой: расход от 1 до 4 л/мин, при давлении от 2 до 4 бар и температуре не выше 24 ºС

- Сетевое питание для  выбора предлагаюрся три различных  блока: 

перем. ток, однофазн с  нулевым проводом 230 В, 32 А, 50/60 Гц

перем. ток, однофазн. с  органичением максимально потребляемого тока на 25 А

трехфазный ток, три  фазы и нулевой провод, 400 В, 16 А, 50/60 Гц

- Протоколирование результатов: печать параметров лечения с помощью опционального принтера

- Габариты

прибор: 95см х 37см х 62см (Ш  х Г х В)

столик: 93см х 40см (Ш х Г)

высота столика: 70 – 90 см

«Лазерный скальпель» нашел применение при заболеваниях органов пищеварения (O.K. Скобелкин), кожно-пластическои хирургии и при заболеваниях желчных путей (А.А. Вишневский), в кардиохирургии (А. Д. Арапов) и многих других областях хирургии.

В хирургии применяется  СО₂ лазеры, излучающие в невидимой инфракрасной области электромагнитного спектра, что накладывает определенные условия при хирургическом вмешательстве, особенно во внутренние органы человека. Из-за невидимости лазерного луча и сложности манипулирования им (рука хирурга не имеет обратной связи не чувствует момент и глубину рассечения) используются зажимы и указки, обеспечивающие точность разреза.

Первые попытки применения лазера в хирургии удачными были не всегда, травмировались близлежащие органы, луч прожигал ткани. Кроме того, при неосторожном обращении лазерный луч мог оказаться опасным и для врача. Но несмотря на перечисленные трудности лазерная хирургия прогрессировала. Так, в начале 70-х годов под руководством академика Б. Петровского, профессор Скобелкин, доктор Брехов и инженер А. Иванов приступили к созданию лазерного скальпеля «Скальпель 1» (рисунок 12).

 

Рисунок 12 – Лазерная хирургическая установка «Скальпель-1»

 

Лазерная хирургическая установка «Скальпель 1» применяется при операциях на органах желудочно-кишечного тракта, при остановке кровотечений из острых язв желудочно-кишечного тракта, при кожно–пластических операциях, при лечении гнойных ран, при гинекологических операциях. Использован СО₂ лазер непрерывного излучения с мощностью на выходе из световода 20 Вт. Диаметр лазерного пятна от 1 до 20 мкм.

Схема механизма действия света СО₂ лазера на ткани представлена на рисунке 13.

 

Рисунок 13 – Схема механизма действия света CO₂ лазера на ткани [4]

 

С помощью лазерного  скальпеля операции проводят бесконтактно, свет CO₂-лазера обладает антисептическим и антибластическим действиями, при этом образуется плотная коагуляционная плёнка, которая обусловливает эффективный гемостаз (просветы артериальных сосудов до 0,5 мм и венозных до 1 мм в диаметре завариваются и не требуют перевязки лигатурами), создаёт барьер против инфекционных (включая вирусы) и токсических агентов, обеспечивая при этом высокоэффективную абластику, стимулирует посттравматическую регенерацию тканей и предотвращает их рубцовые изменения (см. схему).

Лазерный хирургический  аппарат «Лазермед» (Конструкторское бюро приборостроения) построен на основе полупроводниковых лазеров, излучающих на длине волны 1,06 мкм. Аппарат отличается высокой надежностью, малыми габаритными размерами и весом. Доставка излучения к биоткани производится через лазерный блок либо при помощи световода. Наведение основного излучения производится пилотной подсветкой полупроводникового лазера. Лазер 4 класса опасности по ГОСТ Р 50723-94, I класса электробезопасности с типом защиты B по ГОСТ Р 50267.0-92.

Лазерный хирургический  аппарат «Ланцет-1» (рисунок 14) – модель СО₂-лазера, предназначенная для проведения хирургических операций в различных областях медицинской практики.

 

Рисунок 14 – Лазерный хирургический аппарат «Ланцет-1»

 

Аппарат горизонтальной компоновки, портативный, имеет оригинальную упаковку в виде кейса, отвечает самым  современным требованиям, предъявляемым к хирургическим лазерным установкам как по своим техническим возможностям, так и по обеспечению оптимальных условий труда хирурга, простоте управления и дизайну.

Технические характеристики аппарата приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Технические характеристики лазерного хирургического аппарата «Ланцет-1»

Длина волны излучения, мкм	10,6
Выходная мощность излучения (регулируемая), Вт	0,1 – 20
Мощность в режиме Медипульс, Вт	50
Диаметр лазерного луча на ткани (переключаемый), мкм	200; 300; 500
Наведение основного  излучения лучом диодного лазера	2 мВт, 635 нм
Режимы излучения (переключаемые)	непрерывный, импульсно-периодический, Медипульс
Время экспозиции излучения (регулируемое), мин	0,1 – 25
Длительность импульса излучения в импульсно-периодическом  режиме (регулируемая), с	0,05 – 1,0
Длительность паузы  между импульсами, с	0,05 – 1,0
Пульт управления	выносной
Включение излучения	ножная педаль
Удаление продуктов  сгорания	система эвакуации дыма
Радиус операционного  пространства, мм	1000
Система охлаждения	автономная, воздушно-жидкостного  типа
Размещение в операционной	настольное
Электропитание (переменный ток)	220 В, 50 Гц,  600 Вт
Габаритные размеры, мм	640х440х240
Масса, кг	25