Действие лазера на биологические ткани и клетки

При взаимодействи излучения лазерных аппаратов с покровами тела человека часть оптической энергии отражается и рассеивается в пространстве, а другая часть - поглощается биологическими тканями.

Поглощение лазерного излучения тканями

Действие лазера на биологические тканиСвет видимой области спектра поглощается преимущественно гемоглобином, меланином, отчасти кислородом. В ближней инфракрасной области свет преимущественно поглощается молекулами белка и кислородом.

Молекулы, поглотившие оптическую энергию, переходят в возбуждённое состояние. При этом они приобретают высокую активность в физических и физико-химических взаимодействиях.

В различных диапазонах спектра лазерное излучение обладает специфическим действием на ткани организма.

Под влиянием НИЛИ атомы и молекулы биологических тканей переходят в возбужденное состояние, активнее участвуют в физических и физико-химических взаимодействиях. Избирательное или преимущественное возбуждение тех или иных атомов или молекул обусловлено длиной волны и частотой НИЛИ.

Поглощение энергии НИЛИ приводит к ослаблению внутримолекулярных и межмолекулярных сил взаимодействия. Это приводит к расщеплению тканевых молекул, ускорению течения внутриклеточных биохимических реакций, увеличению содержания свободных форм биологически активных молекул.

Таким образом, происходит неспецифическая стимуляция биохимической активности тканей, подверженных лазерному облучению.

Важным результатом воздействия НИЛИ является усиление специфической активности ядерного аппарата клетки: ускорение транскрипции ДНК и РНК, стимуляция белкового синтеза на рибосомах клетки. Это обеспечивает усиление биосинтетических процессов и, соответственно, трофикостимулирующее действие.

Под влиянием НИЛИ увеличивается напряжение кислорода в тканях и его утилизация клетками. Происходит выраженное усиление местного кровообращения, скорости кровотока, увеличения числа коллатералей и функционирующих капилляров. Рост активности кислородного метаболизма способствует усилению энергетических и пластических процессов в клетке.

Глубина проникновения лазерного излучения в ткани

Характер этого действия, в частности, глубина проникновения в биологические ткани, зависит от физических параметров (частоты и длины волны), свойств кожи и подлежащих тканей, методики облучения. Кожа, подкожная клетчатка и скелетные мышцы не одинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения постепенно нарастает при переходе от ультрафиолетовой части спектра излучения до инфракрасной.

Глубина проникновения

Часть спектра Глубина проникновения
Ультрафиолетовый диапазон 1-20 мкм.
Красный диапазон 2-3 мм.
Ближний инфракрасный диапазон 50-70 мм.

 

Красный лазер

Традиционным источником красного лазерного излучения является газовый гелий-неоновый лазер с длиной волны 0,632 мкм. Как правило, это стационарный аппарат, имеющий большие размеры, низкий КПД, который требует защитного заземления, приточно-вытяжной вентиляции и должен эксплуатироваться в специально оборудованном помещении. Красное лазерное излучение представляет опасность для органа зрения при воздействии не только прямым, но и отраженным пучком. Поэтому применяются специальные защитные очки.

Новейшие красные лазеры являются полупроводниковыми, портативными, не требующими защитного заземления.

Инфракрасный лазер

Источником инфракрасного НИЛИ являются полупроводниковые лазеры. Они продуктивны (КПД - 40 - 60 % против 1-2 % у гелий-неоновых лазеров), и обеспечивают глубокое проникновение в биологические ткани (до 7 см в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн 0.8 - 1.2 мкм).

Инфракрасное лазерное излучение полупроводниковых ОКГ может быть непрерывным, непрерывным модулированным или порционным (импульсным).

Частота импульсов варьируется от 0 до 105Гц. Выходная мощность и частота полупроводниковых лазеров легко и плавно регулируется, в соответствии с силой тока накачки, действующего на полупроводник - источник НИЛИ. Мягкость физиологического воздействия и, вследствие этого - большая терапевтическая широта, отчетливое и длительно сохраняющееся лечебное действие и косметические эффекты обусловили большой интерес к НИЛИ ближнего инфракрасного диапазона. Полупроводниковые лазерные аппараты обладают неоспоримыми эксплуатационными достоинствами: портативностью, легкостью, электрической безопасностью, невысокой потребляемой мощностью.