Двухволновые твердотельные лазеры микросекундной длительности для применения в хирургии

• Автор: Кочиев, Давид Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Лазеры в хирургии: свойства биологических тканей и параметры

лазерного излучения

1.1. Свойства биологических тканей

1.1.1. Состав и структура биоткани

1.1.2. Механические свойства биоткани и ее термическая денатурация

1.1.3. Поглощение и рассеяние лазерного излучения

1.2. Взаимодействие лазерного излучения с биологическими тканями

1.2.1. Фотохимический механизм

1.2.2. Термический режим

1.2.3. Абляция
1.2.4. Плазменно-индуцированная лазерная абляция и фотодеструкция
1.2.5. Модели и динамика процессов абляции
1.3. Хирургические лазеры и медицинские технологии лечения
1.4. Параметры лазерного излучения применяемого при различных оперативных
вмешательствах
1.5. Формирование импульсов излучения микросекундной длительности в твердотельных лазерах
2. Реализация параметров выходного излучения лазерного хирургического
комплекса
2.1. Пропускание лазерного излучения оптическим волокном.
2.1.2. Экспериментальные исследования.
2.1.3. Измерение распределения интенсивности лазерного излучения
2.2. Генерация 2-й гармоники излучения микросекундной длительности в кристалле

2.2.1. Оптимизация преобразования.
2.2.2. Экспериментальные исследования.
2.3. Исследование оптического пробоя жидкости стробоскопическим методом
2.4. Лазерный хирургический комплекс «Лазурит»
2.4.1. Лазерный литотриптор комплекса: параметры выходного излучения
2.4.2. Лазерный скальпель-коагулятор комплекса: параметры выходного излучения
3. Многофункциональная хирургическая лазерная установка
3.1. Многофунционалышсть хиругического лазера и зависимость от свойств
биоткани
3.2. Оптическая схема лазерной установки
3.3. Экспериментальная проверка предложенной модели лазерной установки
3.3.1. Параметры узлов и оптических элементов установки
3.3.2. Параметры выходного лазерного излучения
3.4. Моделирование процессов распространения и усиления излучения
4. Разработка медицинских технологий лечения и результаты клинического применения лазерного хирургического комплекса «Лазурит»
4.1. Воздействие излучения лазерного литотриптора комплекса на биообъекты различной структуры
4.2. Медицинская технология контактной лазерной уретеролитотрипсии
4.3. Медицинская технология эндоскопического лечения непротяженных стриктур уретры
4.4. Перспективные медицинские технологии лечения с использованием лазерного хирургического комплекса «Лазурит»
4.4.1. Эндоскопическое лазерное лечение поверхностных опухолей мочевого пузыря

4.4.2. Лазерная лапароскопическая резекция почки при поверхностных опухолях в стадии рака Т^оМо
Заключение
Литература
Введение
В клинической практике лазеры стали применять с 1960-х годов, сразу после своего изобретения. Сегодня с применением лазерных методик лечения выполняется большое количество клинических процедур, большинство из которых является минимально инвазивными хирургическими вмешательствами, использующими эндоскопические и лапароскопические технологии. Применение лазеров позволяет проводить хирургические процедуры с минимальной кровопотерей и травматичностью. Эти две характеристики являются основной отличительной чертой применения хирургических лазеров, дающей им возможность выступать универсальным хирургическим инструментом и средством лечения.
Внедрение малоинвазивных эндоскопических методов в хирургическую практику привело к тому, что именно хирургические, а не медикаментозные методы лечения на начальной стадии многих заболеваний являются более эффективными и экономически оправданными способами [1]. Результатом развития эндохирургии является рост интереса к разработкам нового медицинского оборудования и инновациям в малоинвазивных технологиях лечения. Распространение лазерных методов лечения, рост количества работ по взаимодействию лазерного излучения с биотканями, появление новых хирургических технологий лечения и разработка новых хирургических лазеров являются показателями эффективности их использования.
Распространение и внедрение в клиническую практику методов лечения с использованием высокоинтенсивного импульсного лазерного излучения активизировались только к середине 1980-х годов. Основная причина такой задержки во внедрении была обусловлена необходимостью исследования механизмов взаимодействия высокоинтенсивного лазерного излучения с биологическими тканями. Влияние параметров биологических тканей, определяющих их оптические и механические свойства, на процессы взаимодействия требует анализа строения тканей на молекулярном уровне. Сложность биологической ткани как объекта исследований и диапазон необходимых для ее исследования научных

представлены характерные изменения в разных биологических структурах при нагреве. Размеры зоны нежелательных сопутствующих термических эффектов зависят от интенсивности падающего излучения, длины волны излучения и времени воздействия. Способ контроля степени развития побочных термических эффектов состоит в выборе достаточно короткой длительности лазерного импульса для минимизации переноса тепла за счет диффузии из области взаимодействия, в соответствии с условием (1.14) [85-87].
Использование излучения с высокой частотой повторения импульсов может увеличить степень термического поражения тканей за счет накопления тепла в области воздействия. Этот эффект может быть использован когда при малых длительностях импульса с прецизионной точностью резекции ткани необходимо добиться эффекта коагуляции ткани и надежного гемостаза [88].
1.2.3. Абляция
В технической литературе термином "абляция" (от лат. "ablatio" - отнятие, устранение) обозначают совокупность физико-химических процессов, результатом которых является удаление вещества с поверхности или из объема материала [65]. Выделяют отличительные черты лазерной абляции: 1) абляция непосредственно связана с поглощением лазерной энергии в материале; 2) абляция может в принципе, протекать в вакууме или инертной среде; 3) результатом лазерной абляции является формирование парогазового (паро-плазменного) облака продуктов абляции [65, 66].
При взаимодействии импульсного лазерного излучения с биотканями абляция может рассматриваться как процесс рассечения или удаления ткани при воздействии лазерного излучения, безотносительно вовлеченных в нее фотофи-зических или фотохимических процессов и ограничивается рассмотрением им-
Таблица 2.
Термические эффекты при разных диапазонах температур [68]
т,°с Реакция молекул и тканей
42-г45 Гипертермия, структурные изменения протеинов, разрыв водородных связей
45-7-50 Подавление активности энзимов, проницаемости клеточных мембран, отёк
50-60 Коагуляция, денатурация протеинов
О СО Денатурация коллагенов
80-100 Дегидратация
>100 Кипение, парообразование
100-300 Испарение, удаление ткани
>300 Карбонизация