Zastosowanie lasera w medycynie
Zastosowanie
Specjalność
terapia diagnostyka
koagulacja siatkówki,
Okulistyka badanie zaćmy
mikrochirurgia
niszczenie tkanki
Onkologia holografia ultradz
więkowa
nowotworowej
cięcie tkanek miękkich i oświetlanie narządów od
Chirurgia
twardych wewnątrz (endoskopia)
usuwanie próchnicy,
Stomatologia -
plombowanie
usuwanie tatuażu,
Dermatologia -
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 z
renicę 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 rozluz
nionych mięśniach rzęskowych ma zdolność skupiającą 13D. Zdolność
skupiająca dla typowego oka ludzkiego przy rozluz
nionych 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 rozluz
nione 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
rozpraszającymi.
Krótkowzroczność oka i jego korekcja
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
płaszcyz
nie są załamywane inaczej (silniej lub słabiej) niż promienie biegnące w innej płaszczyz
nie.
Obrazy powstające na siatkówce są niewyraz
ne, 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 astygmatyz
mie możesz przeczytać na stronie poświęconej całkowicie oku.