Лазерна медицина

Застосування лазерного випромінювання в медицині залежить від завдань, які потрібно вирішити. Залежно від цього виділяють такі напрямки застосування лазерів у медицині:

• лазерна терапія; 

• фотодинамічна терапія; 

• лазерна хірургія; 

• лазерна діагностика.

Лазерна терапія використовує лазерне випромінювання низької інтенсивності з лікувальною метою і відноситься до фізіотерапевтичних методів лікування, використані апарати є низькоінтенсивними, вихідна потужність  випромінювання яких не перевищує 60–70 міліватт (мВт). Відомі знеболювальні та протизапальні властивості низькоінтенсивного лазерного випромінювання. Всі ці ефекти підвищують адаптаційні можливості організму, що робить метод лазерної терапії універсальним у лікуванні багатьох захворювань. Лазерна терапія сумісна з медикаментозною й посилює дію лікарських препаратів. До переваг також варто віднести неінвазивність, безболісність, комфортність процедур. 

ВЛОК демонструє широкий спектр позитивних ефектів, зокрема:

• серцево-судинний: розширення судин, збільшення капілярної мережі, зниження в'язкості та згортання крові, розсмоктування мікротромбів, покращення серцевої діяльності, зниження рівня холестерину;

• антивірусний та антибактеріальний: зміцнення імунітету, підвищення чутливості мікроорганізмів до антибіотиків, збільшення стійкості тканин до інфекцій;

• протизапальний: швидке зняття запалення (набряку, болю), розм'якшення та розсмоктування спайок, загоєння ран без рубців, відновлення тканин (кісткової, хрящової, печінкової, легеневої, нервової);

• антиферментний: зниження секреції шлунково-кишкового тракту та підшлункової залози.

ВЛОК відрізняється комплексним впливом на організм, високою ефективністю та відсутністю аналогів у фармакології. Цей метод дозволяє лікувати захворювання, недоступні для місцевого лазерного впливу. Курс лікування складається з 5-10 сеансів по 20-30 хвилин, повторні курси проводяться через 2-3 місяці.

Лазери в косметології використовуються для різних процедур, спрямованих на покращення стану шкіри та усунення естетичних недоліків.

Лазерна шліфовка - процедура, спрямована на видалення верхнього шару шкіри для усунення рубців, шрамів та пігментації. Дозволяє досягти більш рівного та гладкого рельєфу шкіри.

Лікування судинних захворювань: лазери ефективно видаляють купероз, гемангіоми та інші судинні утворення.

Корекція пігментації: лазери допомагають позбутися пігментних плям та веснянок, вирівнюючи тон шкіри. Це досягається за рахунок руйнування меланоцитів, відповідальних за вироблення пігменту.

Процедури мінімально інвазивні та мають короткий період відновлення.

Це найширша область застосування лазерів, що базується на використанні лазера високої інтенсивності, здатного руйнувати тканини під час безпосереднього впливу. 

Переваги лазерної хірургії: мінімальна інвазивність, швидке загоєння, точність і контроль над процесом. 

Лазерна коагуляція використовується для зупинки кровотечі. Застосовується в офтальмології, хірургії судин. 

Лазерна абляція - це метод, який використовує лазер для видалення тканин. Застосовується в дерматології, хірургії пухлин. 

Лазерна резекція використовується для видалення тканин за допомогою випаровування. 

Лазерна корекція зору - це революційний метод, який дозволяє виправити різні дефекти зору, такі як міопія (короткозорість), гіперметропія (далекозорість) і астигматизм. Він базується на прецизійному впливі лазерного променя на рогівку, змінюючи її форму для досягнення оптимальної рефракції світла. Лазерний промінь випаровує тонкі шари рогівки, коригуючи кривизну й відновлюючи нормальне заломлення світла. 

• LASEK (Laser-Assisted Sub-Epithelial Keratectomy) - метод, який підходить для пацієнтів з тонкою рогівкою. У цьому випадку лазер впливає на поверхневий шар рогівки (епітелій), а потім накладається захисна контактна лінза. 

• ФРК (фоторефракційна кератектомія) - метод, який використовується для корекції більш складних випадків. У цьому випадку лазер впливає безпосередньо на поверхню рогівки без створення клаптя.

Сучасна стоматологія активно впроваджує лазерні технології, які дозволяють проводити процедури більш ефективно, комфортно та безпечно для пацієнта. Переваги лазерного лікування: 

• безкровність ( лазер коагулює (запечатує) кровоносні судини, що робить процедуру практично безболісною та скорочує час загоєння); 

• точність (лазер дозволяє працювати з високою точністю, що особливо важливо при лікуванні карієсу та видаленні зубного каменю); 

• мінімальна інвазивність (лазерне лікування менш травматичне, ніж традиційні методи, і дозволяє зберегти більше здорових тканин); 

• стерильність (лазерний промінь має бактерицидну дію, що мінімізує ризик інфекції). 

Застосування лазера в стоматології:

• лікування карієсу (лазерний промінь дозволяє випарувати уражені тканини зуба, не зачіпаючи здорові; процедура відрізняється високою точністю та мінімальною інвазивністю, що скорочує час лікування та ризик ускладнень);

• видалення зубного каменю (лазер ефективно видаляє зубний камінь, залишаючи гладку поверхню зуба, що перешкоджає повторному утворенню нальоту. 

• відбілювання зубів (лазер активує відбілюючий гель, прискорюючи процес освітлення емалі та забезпечуючи більш рівномірний результат);

• імплантація (лазер використовується для підготовки кісткової тканини перед установкою імплантату, що дозволяє досягти більш точного та надійного кріплення);

• лікування пародонтиту (лазер допомагає видалити бактерії, що викликають запалення ясен, і стимулює загоєння тканин).

Попит на лазерне випромінювання в діагностиці, зумовлений його властивостями, такими як неінвазивність, мінімізація медикаментозного впливу та інших небажаних впливів на організм, безконтактність, асептичність, відсутність протипоказань та висока інформативність.

В основі застосування лазерних методів діагностики для дослідження станів тканин та органів лежить той факт, що молекулярні компоненти мають характерні спектри оптичного поглинання, відбиття, розсіювання та люмінесценції залежно від їхнього стану. Завдяки цьому обстоятельству існує можливість оцінити їхнє співвідношення та концентрацію в досліджуваному біозразку, що дозволяє зробити висновки про функціональність органів та тканин організму.

Лазерне випромінювання в діагностиці може бути використане як для безпосереднього дослідження органів, так і поза організмом.

Діагностика in vivo (всередині організму) – нова та перспективна галузь лазерної медицини. Її практична реалізація ще тільки починається, і більшість досліджень перебуває на стадії експериментальної розробки та випробувань. Як приклад безпосереднього дослідження органів можна навести лазерну доплерівську флоуметрію.

Лазерна доплерівська флоуметрія (ЛДФ) – безконтактний метод зондування капілярів світлом лазера з метою діагностики стану мікроциркуляції крові в органах та тканинах.

Метод можна використовувати для діагностики та контролю терапії в кардіології, ревматології, дерматології, при діабеті, опіках (в тому числі електричних та інгаляційних), для оцінки ступеня ураження тканини при трансплантації та пластичній хірургії, при травмах, для моніторингу в судинній хірургії та стоматології.

Також в стадії розробки знаходиться новий метод оцінки ризику інсульту. Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту та Університету Південної Каліфорнії розробили лазерний пристрій, який надягається на голову і використовує інфрачервоний лазерний промінь для вимірювання змін кровотоку в мозку. Спеціальна камера фіксує світло, що розсіюється від кровотоку в мозкових судинах. По характеру розсіювання світла визначається швидкість кровотоку.

Ключовим елементом цього методу є затримка дихання на першій хвилині експерименту. Це створює стрес для мозку через нестачу кисню, що змушує організм збільшувати приплив крові до нього. Аналізуючи зміни кровотоку під час затримки дихання, пристрій може виявити потенційні проблеми з кровообігом в мозку, які можуть свідчити про ризик інсульту.

Ще більш досконалим діагностичним лазерним аналізатором є протоковий флуориметр, в якому клітини перед прогоном через капіляр фарбуються спеціальними барвниками, так що з'являється можливість не тільки досліджувати окремі типи, але й різновиди типів клітин крові. При цьому можливий аналіз не тільки клітин крові, але й будь-яких інших клітинних елементів, виділених з будь-яких тканин організму для діагностики.

Окремо розглянемо інструменти, створені на основі лазерного випромінювання, які широко використовуються в медицині: лазерний скальпель та пінцет.

Лазерний скальпель

У 1964 році був розроблений вуглекислотний лазер, який став основою для створення лазерного скальпеля. Цей лазер дозволив проводити операції з високою точністю та мінімальним пошкодженням навколишніх тканин.

Переваги лазерного скальпеля.

Мінімальна інвазивність: лазерний скальпель дозволяє проводити операції з меншими пошкодженнями тканин, що сприяє більш швидкому відновленню пацієнтів.

Точність: лазери забезпечують високу точність різання, що особливо важливо в складних хірургічних процедурах.

Коагуляція: лазерне випромінювання сприяє коагуляції (запаюванню) судин, що зменшує кровотечу під час операції.

Області застосування: онкологія, офтальмологія, пластична хірургія та дерматологія.

Однак необхідно зазначити, що небажано застосування лазера як ріжучого інструменту при розсіченні шкіри, м'язів та внутрішніх порожнистих органів, оскільки на відміну від звичайного ріжучого інструменту вплив випромінювання викликає крайове пошкодження структур, що уповільнює загоєння та викликає появу більш грубих рубців.

Лазерний (оптичний) пінцет

Лазерний пінцет - це дивовижний пристрій, який дозволяє маніпулювати мікроскопічними об'єктами, такими як клітини, за допомогою світлового променя. Ця технологія відзначена Нобелівською премією з фізики в 2018 році.

Він дозволяє дистанційно керувати мікрооб'єктами навіть через прозору перешкоду, наприклад, скло. Відсутність механічних деталей дозволяє уникнути потрапляння сторонніх домішок та забруднень у робочу область. Підібравши таку довжину хвилі, яку частинка не поглинає, можна перемістити живу клітину в потрібне місце з точністю до кількох сотень нанометрів - залежно від довжини хвилі лазера. При цьому клітина не руйнується, залишається цілою й життєздатною.

Принцип роботи лазерного пінцета полягає в тому, що оптично прозорі мікрочастинки, що мають розміри більше довжини хвилі падаючого світла (наприклад, полістирольні та латексні кульки діаметром близько 1 мкм, живі клітини) одночасно відбивають і заломлюють світло лазера, що призводить, згідно з другим законом Ньютона, до виникнення сил відштовхування частинок у напрямку від джерела світла й одночасно сил, що повертають частинку в початкове положення. При розміщенні частинки в фокусі променя лазера ці сили врівноважуються, і частинка потрапляє в пастку. Її зміщення від цього положення викликає появу додаткової сили, що повертає частинку назад.

Лазери стали невід'ємною частиною сучасної медицини, пропонуючи широкий спектр можливостей для діагностики та лікування різних захворювань. Від високоточних хірургічних втручань до терапії ракових пухлин і відновлення зору, лазери демонструють свою ефективність і безпеку.

Однак, важливо пам'ятати, що лазери - це потужні інструменти, що вимагають досвідчених фахівців і чіткого розуміння їх можливостей та обмежень. Незважаючи на очевидні переваги, необхідно продовжувати дослідження, щоб оптимізувати застосування лазерів у медицині, покращити їхню ефективність і мінімізувати можливі ризики.

Сиромятніков Михайло, 10Бм