Лазерная технология

Оториноларингология. Использование лазерного излучения в оториноларингологии развивается по двум направлениям: для иссечения или рассечения тканей -- лазерная хирургия и для облучения тканей с целью достижения противовоспалительного эффекта -- лазерная терапия. В 1972 г. М. Strong и G. Jako сообщили о первых 15 успешных оперативных вмешательствах на гортани с использованием лазерного скальпеля. Оперативное лечение было проведено по поводу певческих узелков, полипов, кист, кератоза, папиллом и карциномы in situ. В 1976 г. М. Strong с соавторами сообщили об эффективных результатах лечения 110 больных с рецидивирующим папилломатозом гортани. Операции были проведены под наркозом с использованием хирургического микроскопа при прямой ларингоскопии

О высокой результативности использования лазерного излучения при лечении различных заболеваний гортани (папилломы, полипы, гемангиомы, певческие узелки, лейкоплакии, гиперкератозы, карцинома in situ и опухоли гортани) сообщили G. Lyons с соавторами (1976) у 67 больных и A. Andrews, H. Moss (1974) у 41 больного. Благодаря высокой точности воздействия лазерного луча сравнительно легко удалялись патологические образования Рубцовых мембран в области передней комиссуры. Глубина ожога тканей при этом контролировалась с учетом мощности лазерного излучения и длительности экспозиции (от 0,1 до 0,5 с). При необходимости разрушения небольших поражений на свободном крае голосовой складки можно использовать только часть луча, при этом операционное поле, не подлежащее разрушению, прикрывают ватным тампоном, смоченным изотоническим раствором. Для подведения патологического очага под лазерное облучение, а также с целью одновременно и защиты окружающих тканей обычно используется набор специальных ннструментов-ретракторов. С их помощью легко, например, подвести кпереди одну из голосовых складок и одновременно защитить противолежащую. В тех случаях, когда невозможно пользоваться прямым воздействием лазерного луча при сложных топографических особенностях патологического очага, следует применять метод непрямого воздействия луча путем его зеркального отражения. Комбинация ретракторов и зеркал позволяет при достаточном навыке производить лазерное облучение практически любого отдела гортани. С целью хирургического лечения различных заболеваний уха, горла и носа создаются и начинают применяться в клиниках специальные лазерные установки, совмещенные с операционным микроскопом.

Онкология. Целенаправленные исследования по изучению возможностей применения лазерного излучения при лечении злокачественных новообразований ведутся с 1964 г. Первые же работы, выполненные в эксперименте на культурах тканей, показали, что лазерное излучение оказывает разрушающее действие на опухолевые клетки. Эти обнадеживающие результаты привлекли внимание широкого круга ученых к новому виду изучения, вследствие чего увеличился диапазон этих исследований. Появились работы о влиянии лазерного излучения на различные перевиваемые и индуцированные опухоли: меланома Клаумана-91, Гардинг-Пасси, В-16, карцинома РМС, карцинома Уокера, саркома Льюиса Т-241, карцинома щитовидной железы, карцинома Брауна -- Пирс. При анализе полученных данных авторы пришли к единому мнению, что под воздействием лазерного излучения происходит разрушение опухоли, а животное-опухоленоситель выздоравливает. Характер и степень выраженности изменений, вызываемых излучением лазеров, во многом зависят от параметров самого излучения: длины волны, мощности в выходном пучке, плотности энергии на объекте, способности проникать в те или иные биологические среды и др. В ходе экспериментов было установлено, что лазерное излучение не оказывает ионизирующего воздействия на организм. Это положение является очень важным при применении лазеров в клинических условиях, так как дает возможность лечить больных, у которых лучевая терапия была безуспешной или приводила к осложнениям. Факторами, приводящими к гибели опухолевых клеток при воздействии луча лазера, по мнению исследователей, являются: некроз цитоплазмы злокачественных клеток, разрушение клеточных мембран, изменение биосинтетических и ферментативных процессов, нарушение кровообращения в опухоли и др.

Дерматология. При лечении злокачественных и доброкачественных новообразований кожи в основном используются неодимовый, рубиновый и углекислотный лазеры. О хороших терапевтических результатах лечения доброкачественных и злокачественных новообразований кожи лучами неодимового лазера сообщали А. П. Козлов, К. Г. Москалик (1976, 1980). Облучение очагов поражения проводилось без предварительной анестезии. Под воздействием лазерного излучения опухоль и окружающая ее здоровая ткань в пределах 0,5--1 см разрушалась от коагуляционного некроза, полное отторжение некроза и рубцевание наступало через 2--5 недели после проведенной терапии. Наблюдения за больными от 2 до 36 мес. показали, что рецидивов за это время не наступило.

Р. И. Вагнер с соавторами (1977) провели анализ результатов лечения онкологических заболеваний кожи лучами лазеров и нашли, что в 85,6% случаев были получены хорошие или удовлетворительные результаты. При этом отмечалось, что лазеротерапия назначалась в тех случаях, когда общепринятые методы лечения оказывались недостаточными. Лазеротерапия должна проводиться в дозах, достаточных для разрушения патологического очага, обязательно тщательное наблюдение за ходом терапии и состоянием больного.

При лечении многих заболеваний кожи наряду с высокоэнергетическими лазерами с успехом применяется низкоинтенсивное лазерное излучение. К настоящему времени имеются сообщения о хорошем терапевтическом эффекте излучения гелий-неоновых, небольших мощностей углекислотных и рубиновых лазеров при лечении трофических язв различного генеза, зудящих дерматозов, склеродермии.

Отмечается, что под влиянием излучения лазеров активизируется регенераторный процесс, уменьшаются и исчезают боли в очагах поражения, происходит активация обмена клеточных элементов. Наряду с местными выявляются и общие изменения в обмене и реакциях организма. Повышается содержание белка в сыворотке крови, ферментативная активность, общая реактивность организма. Анализ данных литературы показывает, что взаимодействие лазерного излучения с кожей носит комплексный характер. Ответная реакция зависит от физических факторов излучения и биологических свойств облучаемого участка кожи. Основополагающим фактором лазерного излучения является величина энергии. В зависимости от ее уровня в коже отмечаются изменения от едва заметных до глубокого некроза и распада тканей облученного участка.

Особенностью низкоинтенсивного лазерного излучения является то, что после облучения в коже не возникает грубых деструктивных изменений, однако в облученном участке и в организме в целом наблюдается активация обменных и регенераторных процессов.

Стоматология. Применение излучений лазеров в стоматологической практике открывает большие перспективы. Оптические квантовые генераторы можно использовать для препарирования зубов, сваривания пломб, глазирования эмали и качестве вспомогательного средства для диагностики различных заболеваний зубов. Разработанные экспериментально-теоретические обоснования и анализ результатов позволили определить нозологические формы поражения слизистой оболочки полости рта, при которых целесообразно использование излучения гелиево-неонового лазера в терапевтических целях. К ним относятся: пародонтоз, герпес губ и герпетический стоматит у взрослых и детей, синдром Мелькерссона -- Розенталя, хронический рецидивирующий афтозный стоматит, десквамативный глоссит, травматические повреждения слизистой оболочки полости рта, многоформная экссудативная эритема.

Неврология. В течение последних 10 лет в невропатологии с успехом используется низкоэнергетическое лазерное излучение. Уже накоплен достаточный опыт и получены удовлетворительные результаты лечения многих неврологических заболеваний периферического и центрального генеза: радикулит, неврит лицевого нерва, невралгия тройничного нерва, параличи центрального происхождения, мигрени, сирингомиелия, диэнцефальный синдром, рассеянный склероз и др. В основу лечения был положен принцип воздействия лазерным излучением на рефлексогенные зоны и точки акупунктуры. Наилучший результат лечения был получен при сочетанном воздействии лазерным излучением на точки акупунктуры и на кожу соответственно пораженным сегментам спинного мозга, а также и на участки кожи больной конечности. Положительный эффект воздействия лазерным излучением был получен при лечении энцефалопатии и диэнцефального синдрома, рассеянного склероза и некоторых других заболеваний нервной системы. Очень хороший результат был получен при лечении таких пограничных заболеваний, как неврозы и реактивные депрессивные состояния.

Н. К. Мингарт с соавторами (1974) применили лазеротерапию у больных с невралгией тройничного нерва, невритом лицевого нерва, пояснично-крестцовым радикулитом и гипертонической болезнью. Воздействие производили на рефлексогенные зоны и точки акупунктуры при помощи лазерной установки ЛГ-75 и мощностью излучения 20 мВт. Было отмечено, что после 12--20 сеансов лазеротерапии снимается болевой синдром, улучшается общее самочувствие, нормализуется артериальное давление у большинства больных в начальной стадии гипертонической болезни.

Хорошие результаты в случаев были получены Н. Stemp-linger (1978) у больных с такими заболеваниями, как невралгии различной этиологии, при нервнфункциональном синдроме нарушения сна, бронхиальной астме, ночном недержании мочи, поясничпо-крестцовом и шейном остеохондрозе, стрессовых реакциях и депрессивных состояниях, истерии, мигрени и др. Больным была проведена лазерная акупунктура точек тела и ушной раковины. В настоящее время на основании достаточного количества клинических наблюдений можно с уверенностью рекомендовать лазерную терапию при указанных выше патологиях нервной системы.

3.6 ЛАЗЕРНАЯ ЛОКАЦИЯ И СВЯЗЬ

Локация Луны с помощью рубиновых лазеров и специальных уголковых отражателей, доставленных на Луну, позволила увеличить точность измерения расстояний Земля - Луна до нескольких см. Полная затрата энергии при этом порядка энергии, выделяющейся при сгорании десятка спичек. С помощью полупроводникового лазера осуществлена связь со спутником. Разрабатываются лазерные методы геодезических измерений и регистрации сейсмических явлений. Созданы и используются лазерные гироскопы и дальномеры.

С помощью лазерной техники интенсивно разрабатываются оптические методы обработки передачи и хранения информации методы голографической записи информации, цветное проекционное телевидение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лазерное оборудование сегодня широко пошло в нашу жизнь. Доля энергии, употребляемой индустриально развитыми странами в форме лазерного луча, бистро растет -- настолько быстро, что у экспертов появились основания говорить о начале третьей промышленной революции. Лазеры, выйдя за стены лабораторий, находят широчайшее применение практически во всех отраслях экономики, и число лазерных методик и технологий постоянно растет. Вспомним, какую важную роль играют сегодня систем и оптоволоконной связи, ставшие основой мировой сети телекоммуникации, Интернета и даже современной банковской системы, обеспечивающей клиенту мгновенный доступ к своему счету из любой точки мира, позволяющей использовать пластиковые карты вместо наличных, и так далее. Миллионы владельцев оптических дисков пользуются системами записи, хранения и считывания информации, подчас и не подозревая об их «лазерной» сущности. Вся современная электронная аппаратура изготавливается с массовым использованием лазерных технологий обработки и контроля, а одна из таких технологий -- лазерная фотолитография -- напрямую определяет плотность упаковки элементов в чипах, в кубиках, из которых строится электронная схема, и соответственно определяет компактность этой техники.

Лазерный раскрой металлического листа, точечная и шовная сварка, маркировка, модифицирование поверхностного слоя металла и другие лазерные технологии быстро осваиваются машиностроительными и приборостроительными заводами, обеспечивая им высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.

В медицине лазерная аппаратура давно стала применяться очень широко, и количество используемых врачами методов диагностики и лечения заболеваний с помощью лазерного луча продолжает стремительно увеличиваться. Фотодинамическая и фототермическая терапия, коррекция зрения, косметологические и пластические операции, термопластика хрящевых тканей, диагностика капиллярного кровотока -- только немногие примеры новых лазерных технологий в медицине. Японские специалисты прогнозируют, что к 2005 году каждая третья медицинская процедура будет проводиться с использованием лазера.

Перечень областей применений лазерного луча в наши дни был бы не полон, если бы мы не вспомнили полиграфию с ее лазерными принтерами и настольными печатными машинами, экологический мониторинг с помощью лидаров и диодных спектроанализаторов, навигацию, использующую лазерные гироскопы, маяки и локаторы. На службе пауки примеры использования лазеров просто не сосчитать: лазерный луч и препарирует клетку, и создает экстремально плотную плазму, и измеряет скорость дрейфа материков... Вот почему объем производства лазерной техники в мире стабильно увеличивается на 15--20% в год.

К сожалению, сегодня в России лазерные технологии используются недостаточно. И это весьма огорчительно еще потому, что в результате бурного развития работ по лазерной физике и технике, возглавлявшихся в СССР нобелевскими лауреатами Н. Г. Басовым и Л. М. Прохоровым, многие эти технологии именно в нашем отечестве были придуманы и впервые освоены на практике. В 1969 году на московском АЗЛК под руководством главного сварщика завода А. Хины создана и внедрена в основное производство технологическая установка на базе отечественного серийного киловагтного СО₂-лазера «Кардамон», которая использовалась для поверхностного локального упрочнения коробки дифференциала заднего моста автомобиля. В 1977 году на заводе «Красный пролетарий» совместными усилиями группы специалистов завода во главе с его будущим главным технологом В. Дауге и сотрудников ФИАН и НПО «Астрофизика» отработана лазерная сварка ступенчатого блока шестерен серийного токарного станка 16К20. К концу 70-х годов предприятия Минэлектронпрома выпустили более 4000 лазерных технологических установок «Квант», полностью оснастив собственную отрасль и многие смежные предприятия. В 1965 году М. Ф. Стельмах организовал в НИИ «Полюс» первую в мире лабораторию лазерной техники для медицины, а уже в начале 70-х у нас в стране были запущены в серию лазерные скальпели. Лазерные диоды на гетероструктурах, являющиеся основой сегодняшней информационной фотоники, тоже появились в нашей стране; признанием этого стала Нобелевская премия, присужденная в 2000 году Ж. И. Алферову.

Сегодня отечественные лазерщики предлагают более трех тысяч моделей лазерного оборудования, в России производятся лазерные источники излучения, приборы и установки практически всех известных в мире типов. Российский лазерный экспорт составляет, по разным оценкам, от 30 до 50 миллионов долларов в год и постоянно растет. А вот внутренний спрос очень невелик. Внедрение лазерных технологий не отвечает ни нашим реальным потребностям, ни реальным возможностям. Не последнюю роль здесь играет слабая информированность пользователей. Очень многие из них уверены, что хорошая лазерная техника производится только за рубежом.

ЛИТЕРАТУРА

Зуев В.Е. Роль лазеров в исследовании атмосферы и океана // Наука в России №3, 1999.

Кавецкий Р.Е., Чудаков В.Г. Лазеры в биологии и медицине, 1969.

Лазерная техника сегодня и завтра // Наука и жизнь №6, 2002.

4) Лазерная технология: подписная научно-популярная серия Техника №3/сост. Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, 1983.

Матвеев А.Н. Лазеры в общем физическом практикуме, 1981.

Плетнев С.Д. Лазеры в клинической медицине, 1981.

Сидорин В.М. Лазеры в авиации, 1982.

Толанский С. Революция в оптике, 1968.