Лазерные технологии в медицине, Опорный конспект лекций, Серебряков В.А., 2009

Лазерные технологии в медицине, Опорный конспект лекций, Серебряков В.А., 2009.
   
   Настоящее учебное пособие предназначено для студентов специальности 200201 «Лазерная техника и лазерные технологии», бакалавров и магистров направления 200200 «Оптотехника».
Учебное пособие также может быть полезно инженерам, медицинским работникам, ученым, маркетологам, менеджерам, которые применяют лазеры в медицинских технологиях, для понимания преимуществ и ограничений использования лазеров в этой области, для повышения знаний в области процессов лазерной медицины и для их будущей работы.

Низкоинтенсивные лазеры в диагностике заболеваний.
Прошло более 40 лет со времени рождения первого лазера, но этого оказалось достаточно, чтобы квантовая электроника стала одним из ведущих направлений науки и техники. Работы по усовершенствованию лазеров и их применению позволили получить принципиально новые результаты в информационных системах и связи, в биологии и медицине, в космических и других научных исследованиях. Для лазерного излучения характерны: монохроматичность, острая направленность, благодаря чему удается концентрировать на значительных расстояниях энергию и мощность, возможность варьировать режимы излучения от непрерывного до импульсного с различной длительностью импульсов, наконец, когерентность и поляризация. Уникальное сочетание этих свойств позволяет реализовать различные механизмы взаимодействия - как тепловые (плазмообразование, абляция, испарение, плавление, нагрев), так и нетепловые (спектрально-резонансные) воздействия на вещество, оказывающие влияние на сложные атомные и молекулярные системы.
Естественно, что одной из первых возникла идея о применении лазерного излучения в медицине. За истекшие годы лазерные приборы и методики проникли практически во все разделы медицины. Особенно успешно используются лазеры в хирургии, терапии и в диагностике заболеваний. Вместе с тем сложилось понимание того, каждый вид лазерной операции, каждая лазерно-медицинская методика требуют специфического сочетания основных параметров лазерного излучения и знания механизмов его взаимодействия с различными тканями [1].
Содержание
Введение
1. Низкоинтенсивные лазеры в диагностике заболеваний
1.1 Оптические свойства тканей организма. Хромофоры биотканей
1.2 Лазерная спектральная диагностика
1.2.1 Диодный газоанализатор в биоанализе
1.3 Томография, как метод диагностики заболеваний
1.3.1 Лазерная оптическая томография
1.3.1.1 Рассеяние излучения микроструктурами ткани. Анизотропия рассеяния
1.3.1.2 Лазерное детектирование объекта в мутной среде
1.3.2 Оптическая когерентная томография (ОСТ)
1.3.2.1 Широкополосная интерферометрия
1.3.2.2 Ограничения аксиального разрешения
1.3.2.3 Оптический когерентный томограф высокого разрешения
1.3.2.4 Спектроскопическая оптическая когерентная томография
1.3.3 Диффузная оптическая томография (DOT)
1.3.3.1 Алгоритмы восстановления изображения
1.3.3.2 Диффузная оптическая люминесцентная томография
1.3.4 Терагерцовая томография и возможности ее использования
1.3.4.1 Генерация и детектирование ТГц излучения. Предельное разрешение
1.3.4.2 Медицинский ТГц томограф
2. Лазеротерапия
2.1 Физико-биологические основы лазерной терапии
2.1.1 Механизмы фотоактивации
2.1.2 Противовоспалительное и антирадикальное действие лазерного облучения
2.1.3 Лазерное облучение крови
2.2 Фотодинамическая терапия
2.2.1 ФДТ - неинвазивный метод лечения рака
2.2.2 Порфирин как фотосенсибилизатор
2.2.3 Процесс ФДТ и механизмы деструкции раковой клетки
2.2.4 ФДТ кровеносных сосудов при дегенерации макулы и ангиопластике
2.2.5 Фотосенсибилизаторы второго поколения. Нанотехнологии в ФДТ
3. Тепловые воздействия лазерного излучения на биоткани
3.1 Лазерная термотерапия
3.1.1 Теплофизические свойства тканей. Отвод тепла кровотоком
3.1.2 Лазерная гипертермия
3.1.3 Лазерная термотерапия
3.1.3.1 Коррекция формы хрящей наружной лазеротерапией
3.1.3.2 Внутритканевая лазерная фотокоагуляция
3.1.3.2.1 Кардиологический лазерный катетер
3.2. Лазерная фотоабляция
3.2.1 Импульсная лазерная абляция биологических тканей
3.2.2 Динамика абляционного факела
3.2.3 УФ и ИК абляция
3.2.3.1 Кинетика декомпозиции ткани
3.2.3.2 Условия прецизионного удаления ткани
3.2.4 “Тепловые” и “нетепловые” воздействия на ткань
3.2.4.1 Лазерный разрез мягких тканей
3.2.4.2 Разрез твердой ткани лазерным излучением
3.2.4.2.1 Фото- и термоабляция костных тканей.
4. Селективный лазерный фототермолиз
4.1 Чрезкожный (cutaneous) термолиз кровеносных сосудов
4.1.1. Селективное поглощение излучения компонентами кожи
4.1.2. Время облучения
4.1.3 Энергия облучения
4.1.4 Эпидермальное (поверхностное) охлаждение
4.1.5 Васкулярные (vascular) лазеры
4.2 “Подтяжка” кожи лица
4.3 Фотоэпиляция
4.3.1.Селективный фототермолиз в лазерной эпиляции
4.3.2 Лазеры и световые источники для селективного удаления волос
4.3.3 Удаление волос комбинированной свето-тепловой системой фотоэпиляции (LHE)
4.3.4 Игло-волоконная лазерная эпиляция
4.4 Лазеры удаляют татуировку (Tattoo Lasers)
4.4.1 Селективное лазерное разрушение татуировочного пигмента
4.4.2 Неблагоприятные эффекты при лазерном удалении татуировок
5. Лазерная абляция в жидкой среде Ангиопластика
5.1 Динамика пузыря. Эффективность контактной и неконтактной абляции
5.2 Особенности абляции в лазерном тромболизисе
5.2.1 Сердечно-сосудистые катетеры для коронарной ангиопластики
5.2.2 Лазерная технология изготовления коронарных стентов
5.2.3 Импульсные лазеры в ангиопластике
5.2.3.1 Ограничения лазерной ангиопластики
5.3 Обработка варикозных вен (лазерная внутривенная абляция)
5.4 Лазерная ангиопластика в среднем ИК диапазоне. Новый подход
6. Лазерная абляция мягких тканей. Офтальмология
6.1 Глаукома, лазеры снижают внутриглазное давление
6.2 Лазерное лечение заболеваний сетчатки
6.3 Хирургическая коррекция ошибок рефракции
6.3.1 Эффективность лазерной абляции роговицы
6.3.2 LASIK. Коррекция ошибок рефракции
6.3.3 Оптический пробой. Фемтосекундный лазерный “нож” в рефракционной хирургии
6.3.3.1 Нелинейные эффекты при разрезании роговицы fs импульсами
6.3.3.2 Фотонно-кристаллические волокна для УКИ
7. Лазерная абляция твердых тканей.
7.1 Лазерная литотрипсия. Механизмы разрушения камней
7.1.1 Импульсный лазер на кумариновом красителе
7.1.2 FREDDY - двухдлинноволновый Nd:YAG лазер в литотрипсии
7.1.3 Гольмиевый лазер в урологии
7.1.3.1 Эффективность абляции мочевых камней. Ретропульсия
7.1.3.2 Гибкий уретроскоп и литотрипсия желчных камней
7.1.3.3 Резекция простаты гольмиевым лазером
7.1.4 Перспективные лазеры для литотрипсии. Er:YAG лазер
7.2 Лазеры в стоматологии
7.2.1 Строение зуба
7.2.2 Взаимодействие УФ и ИК лазерного излучения с тканями зуба
7.2.2.1 Er:YAG лазер
7.22.2 Световоды для ИК лазеров
7.2.2.3 Перспективы УКИ лазерных импульсов в лечении зубов
8. Медицинские применения лазеров среднего ИК диапазона спектра. Проблемы и перспективы
8.1 Механизм абляции на 6.1 и 6.45 мкм
8.2 FEL 6 мкм - прецизионный хирургический скальпель
8.2.1 Хирургия глаза
8.2.2 Нейрохирургия
8.2.3 Абляция твердых тканей
8.2.4 Ангиопластика
8.3 ОРО против FEL
Заключение
Литература.