Zastosowanie lasera w medycynie

Zastosowanie

Specjalność

terapia

diagnostyka

Okulistyka

koagulacja siatkówki, badanie zaćmy

mikrochirurgia

Onkologia

niszczenie

tkanki holografia ultradźwiękowa

nowotworowej

Chirurgia

cięcie tkanek miękkich i oświetlanie narządów od

twardych

wewnątrz (endoskopia)

Stomatologia usuwanie próchnicy, -

plombowanie

Dermatologia usuwanie tatuażu,

-

procesy rozrostowe

Promieniowanie laserowe charakteryzuje wysoki stopień spójności i

monochromatyczności; można je wytwarzać w postaci silnie

skolimowanych wiązek o średnicy nawet rzędu długości fali tego

promieniowania. Ta druga cecha pozwala na ogromne zwiększenie

gęstości mocy wiązki, co z kolei daje możliwość skupienia dużych ilości

energii na minimalnym obszarze. Szczególne znaczenie mają w

biomedycynie lasery molekularne ze względu na dużą wydajność, niski

koszt wytwarzania i niewielkie rozmiary. Ponadto promieniowanie

lasera molekularnego przypada na część podczerwoną widma, która

jest silnie pochłaniana przez tkankę.

Terapeutyczne i diagnostyczne zastosowania laserów podaje tabela.

Ostra wiązka laserowa stosowana jako skalpel chirurgiczny umożliwia przeprowadzanie czystych cięć w tkankach, a przez przypalanie rany zmniejsza krwawienie. Takich bezkrwawych zabiegów można dokonywać na narządach silnie ukrwionych, jak wątroba, płuca czy mózg. Najtrudniejszą sprawą z praktycznego punktu widzenia jest dobranie odpowiednich ilości energii. Przy zbyt dużej gęstości mocy mogą powstawać małe eksplozje, utrudniające stosowanie lasera do cięcia tkanek, przy zbyt małej mogą wystąpić dodatkowe komplikacje. Na zdjęciu obok chirurg wprowadza wiązkę lasera argonowego przez wąski przewód do ucha pacjenta w celu usunięcia nowotworu powstałego pomiędzy uchem a mózgiem.

Laserem można usuwać tatuaż lub zabarwienia skóry w miejscach różniących się współczynnikiem absorpcji od miejsc sąsiednich.

W stomatologii stosuje się też od lat lasery. Najczęściej do fizykoterapii przy chorobach dziąseł

(światło o odpowiedniej barwie korzystnie wpływa na tkanki), ale również zamiast wiertła. Do tego celu oczywiście potrzeba urządzeń dużej mocy. Laser neodymowy odparowuje część tkanek, zaś pozostałe stapia, pozostawiając szklistą powierzchnię. Innym zastosowaniem lasera jest wybielanie zębów - przebarwienia bieleją pod wpływem silnego światła jak kości leżące na pustyni. Jednak nie uda się w ten sposób usunąć na przykład szpecących złogów metali ciężkich.

Duże zastosowanie wiązki laserowej jest w okulistyce, a mianowicie w mikrochirurgii ocznej do łączenia (koagulacji) odklejonej siatkówki z naczyniówką w oku ludzkim. Urządzenie służące do tego zabiegu zwie się koagulatorem laserowym. Zabieg zaś polega na tym, że wiązkę laserową kieruje się przez źrenicę tak, aby soczewka skupiła ją w miejscu, w którym ma powstać koagulacja. Wiązka laserowa rozchodzi się bez dużych strat w elementach przezroczystych oka, a jest silnie pochłaniana przez nabłonek siatkówki. Silny, impuls świetlny wywołuje odczyn zapalny, w następstwie czego powstaje zrost, który "przykleja" siatkówkę do naczyniówki. Koagulator laserowy góruje nad uprzednio stosowanymi fotokoagulatorami krótkim czasem naświetlania i małą średnicą wiązki.

Technika odparowywania rozleglejszych tkanek, wymagająca znacznie większych gęstości mocy niż cięcie czy koagulacja, znajduje zastosowanie przy niszczeniu tkanki nowotworowej przede wszystkim w miejscach na ciele pacjenta dostępnych do bezpośredniego naświetlania. Nie można jednakże ustalić jednej wartości dopuszczalnej dawki promieniowania laserowego. Istnieją zalecenia podające różne wartości, zależne od parametrów samych urządzeń laserowych, ale uważa się zawsze, iż najdelikatniejszym narządem jest oko ludzkie.

Zastosowanie światłowodów umożliwia niszczenie tkanki wewnątrz organizmu. Po takim zabiegu rana szybciej się goi i mniejsze są powikłania.

Jeszcze inną dziedziną zastosowania promieniowania laserowego jest biomedycyna.

Promieniowanie to pozwala na przeprowadzanie mikrooperacji wewnątrz pojedynczej komórki.

Opracowano na podstawie Encyklopedi Fizyki Współczesnej

Korekcja układu optycznego oka

Oko jest układem optycznym. Załamanie światła

następuje na rogówce, soczewce ocznej i ciele

szklistym. Rogówka najbardziej załamuje światło

ale jej zdolność skupiająca jest stała i wynosi 45 dioptrii (w skrócie 45D). Ciało szkliste tylko nieznacznie załamuje światło i jej zdolność skupiająca wynosi tylko 0,5D. Soczewka oczna wypełniona jest substancją półpłynną o współczynniku załamania 1,437 i w wyniku działania mięśnia rzęskowego może zmieniać swoje promienie krzywizny co nazywamy akomodacją.

Soczewka przy rozluźnionych mięśniach rzęskowych ma zdolność skupiającą 13D. Zdolność skupiająca dla typowego oka ludzkiego przy rozluźnionych mięśniach akomodacyjnych wynosi więc 58,5 dioptrii, a ogniskowa 17,1mm. Oglądany przedmiot znajduje się w odległości dalszej niż dwie ogniskowe, a obraz powstaje na siatkówce gdzie znajdują się receptory wzrokowe (czopki i pręciki). Jest to obraz rzeczywisty, pomniejszony i odwrócony.

Gdy mięśnie rzęskowe są rozluźnione to normalne oko ostro widzi przedmioty z odległości około 25 cm. Odległość tą nazywamy odległością dobrego widzenia. Dłuższa obserwacja przedmiotu np.

czytanie jest możliwe przy naturalnym kształcie soczewki gdy mięśnie oka nie są napięte. Jeśli wzrok przeniesiemy na inny punkt, naruszona zostaje ostrość obrazu, a sygnały o tym kierowane są do mózgu. Zwrotny sygnał do mięśnia rzęskowego powoduje, że przy przedmiotach bliskich zwiększa krzywiznę soczewek (soczewki stają się bardziej okrągłe), a przy przedmiotach dalekich zmniejsza krzywiznę (soczewka staje się bardziej płaska), tak aby obraz był ostry. Punkt, który oko dostrzega przy rozciągniętym mięśniu, nosi nazwę punktu

dalekiego, zaś dostrzegany przy maksymalnym

napięciu mięśnia - punktu bliskiego. Dla

normalnego oka punkt daleki leży w

nieskończoności, punkt bliski w odległości około

10cm.

Krótkowzroczność występuje, gdy ognisko oka

znajduje się przed siatkówką. Wtedy punkt

daleki leży w skończonej odległości, a przy silnej

wadzie bardzo bliski oka. Przyczyną jest zbyt

duża zdolność łamiąca soczewki lub zbyt długa

gałka oczna. Człowiek mający tę wadę wzroku

nie widzi ostro bez odpowiednich okularów

przedmiotów odległych, ale może poprawnie

widzieć przedmioty bliskie. Dlatego ludzie

odznaczający się krótkowzrocznością, aby lepiej

widzieć zbliżają przedmioty do oka. Stąd nazwa

- krótkowidz. Korekcja krótkowzroczności

odbywa się za pomocą okularów z soczewkami

Krótkowzroczność oka i jego korekcja

rozpraszającymi.

Nadwzroczność (niekiedy nazywana

dalekowzrocznością) występuje gdy punkt bliski jest bardzo daleko a na ogół go w ogóle nie ma i wtedy oko nie widzi ostro żadnych przedmiotów. Ognisko układu optycznego oka leży wówczas daleko za siatkówką.

Dlatego nazwanie tej wady "dalekowzrocznością" jest bardzo mylące, bo człowiek może nie widzi dobrze ani przedmiotów bliskich ani dalekich. Dlatego polscy okuliści nie nazywają tej wady

"dalekowzrocznością" lecz nadwzrocznością.

Należy wówczas zawsze używać okularów

skupiających. Przyczyna tego schorzenia może być

wrodzona zbyt krótka oś przednio-tylna (głównie u

dzieci) lub zbyt słaba zdolność skupiająca soczewki

poprzez zmieszenie jej elastyczności. Wadę tę

koruguje się za pomocą soczewek skupiających.

Zdolność do akomodacji maleje z wiekiem na

skutek osłabienia mięśnia rzęskowatego i wtedy

zaczynamy mieć trudności z czytaniem bez

okularów skupiających. Okuliści mówią wówczas o

starczowzroczności, której jednak do wad

wzroku nie zaliczają. Wtedy używa się okularów

tylko do czytania a na dalekie odległości starsi

ludzie widzą dobrze, Niestety często w

podręcznikach fizyki mylone jest to co okuliści

nazywają starczowzrocznością z tym co nazywają

oni nadwzrocznością.

Niezborność wzrokowa czyli astygmatyzm

Nadwzroczność oka i jego korekcja

polega na tym, że promienie biegnące w jednej

płaszcyźnie są załamywane inaczej (silniej lub słabiej) niż promienie biegnące w innej płaszczyźnie.

Obrazy powstające na siatkówce są niewyraźne, powstają trudności w pracy a bliska, bóle oczu i głowy. Astygmatyzm oczu jest najczęściej spowodowany nieprawidłową budową rogówki. Korekcje wykonuje się za pomocą soczewek cylindrycznych.

Więcej o astygmatyźmie możesz przeczytać na stronie poświęconej całkowicie oku.