Презентация на тему: Лазеры. Применение лазеров в медицине

Лазеры. Применение лазеров в медицине

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА: Лазер как физический прибор.Лазер (оптический квантовый генератор) (аббревиатура слов английской фразы: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света в результате вынужденного излучения), источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Существуют газовые лазеры, жидкостные и твердотельные (на диэлектрических кристаллах, стеклах, полупроводниках). В лазере происходит преобразование различных видов энергии в энергию лазерного излучения. Существуют лазеры непрерывного и импульсного действия Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология). Лазеры позволили осуществить оптическую связь и локацию, они перспективны для осуществления управляемого термоядерного синтеза.

Спонтанное и вынужденное излучение. 1917 г. А. Эйнштейн:Механизмы испускания света веществом Спонтанное (некогерентное) Вынужденное (когерентное)

Лазеры В 1954 г. Впервые создали генераторы электромагнитного излучения, использующие механизм вынужденного перехода. В 1960 г. создал лазер в оптическом диапазоне работающий на рубине.

Трехуровневая схема оптической накачки.

Развитие лавинообразного процесса генерации в лазере.

Газовыегелий-неоновыйаргоновыйкриптоновыйксеноновыйазотныйвтористо-водородныйкислородно-йодныйуглекислотный (CO2)на монооксиде углерода (CO)эксимерный Твердотельные-рубиновый-алюмо-иттриевые-на фториде иттрия-лития-на ванадате иттрия-на неодимовом стекле-титан-сапфировые-александритовый-оптоволоконный-на фториде кальция На парах металлов-гелий-кадмиевый-гелий-ртутный-гелий-селеновый-на парах меди-на парах золота Другие типы-полупроводниковый лазерный диод-на красителях-на свободных электронах-псевдо-никелево-самариевый

Первый квантовый генератор света был создан в 1961 году Мейманом (р.1927) на рубине. Рубин - это твёрдый кристалл, основой которого является корунд, т.е. кристалл окиси алюминия (Al2O3), в котором небольшая часть атомов алюминия (около 0,05%) замещена ионами хрома Cr+++. Для создания инверсной заселённости используется оптическая накачка, т.е. освещение кристалла рубина мощной вспышкой света. Рубину придают форму цилиндрического стержня, концы которого тщательно отполированы, посеребрены, и служат зеркалами для лазера. Для освещения рубинового стержня применяют импульсные ксеноновые газоразрядные лампы-вспышки, через которые разряжаются батареи высоковольтных конденсаторов. Лампа-вспышка имеет форму спиральной трубки, обвивающейся вокруг рубинового стержня. Под действием мощного импульса света в рубиновом стержне создаётся инверсная заселённость и благодаря наличию зеркал возбуждается лазерная генерация, длительность которой чуть меньше длительности вспышки накачивающей лампы.

Гелий-неоновый лазер. Гелий-неоновый лазер — лазер, активной средой которого является смесь гелия и неона. Гелий-неоновые лазеры часто используются в лабораторных опытах и оптике. Имеет рабочую длину волны 632,8 нм, расположенную в красной части видимого спектра. Гелий-неоновый лазер. Светящийся луч в центре — это не собственно лазерный луч, а электрический разряд, порождающий свечение, подобно тому, как это происходит в неоновых лампах. Луч проецируется на экран справа в виде светящейся красной точки.

Все лазеры состоят из трёх основных частей:- активной (рабочей) среды;- системы накачки (источник энергии);- оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций. Рабочим телом гелий-неонового лазера служит смесь гелия и неона в пропорции 5:1, находящаяся в стеклянной колбе под низким давлением (обычно около 300 Па). Энергия накачки подаётся от двух электрических разрядников с напряжением около 1000 вольт, расположенных в торцах колбы. Резонатор такого лазера обычно состоит из двух зеркал — полностью непрозрачного с одной стороны колбы и второго, пропускающего через себя около 1 % падающего излучения на выходной стороне устройства.Гелий-неоновые лазеры компактны, типичный размер резонатора — от 15 см до 0,5 м, их выходная мощность варьируется от 1 до 100 мВт.

Молекулярный лазер (лаборатория NASA)

Лазер в действии

Лазерное сопровождение музыкальных представлений (лазерное шоу) -Твердотельные и жидкостные лазеры.

Применение лазера. Полупроводниковый лазер, применяемый в узле генерации изображения принтера Hewlett-Packard

Применение лазера. Револьвер, оснащённый лазерным целеуказателем

Использование лазеров в медицине. В настоящее время трудно представить прогресс в медицине без лазерных технологий, которые открыли новые возможности в разрешении многочисленных медицинских проблем. Изучение механизмов воздействия лазерного излучения различных длин волн и уровней энергии на биологические ткани позволяет создавать лазерные медицинские многофункциональные приборы, диапазон применения которых в клинической практике стал настолько широким, что очень трудно ответить на вопрос: для лечения каких заболеваний лазеры не применяют?Развитие лазерной медицины идет по трем основным ветвям: лазерная хирургия, лазерная терапия и лазерная диагностика. Нашей областью деятельности являются лазеры для применений в хирургии и косметологии, имеющие достаточно большую мощность для разрезания, вапоризации, коагуляции и других структурных изменений в биоткани.

Применение лазера.

Использование лазеров в хирургии. С их помощью выполняются сложнейшие операции на мозге.Лазер используют онкологи. Мощный лазерный пучок соответствующего диаметра уничтожает злокачественную опухоль.Мощными лазерными импульсами (длительностью порядка миллисекунды и меньше) «приваривают» отслоившуюся сетчатку и выполняют другие офтальмологические операции и т. д.

В  ЛАЗЕРНОЙ  ХИРУРГИИ:...применяются достаточно мощные лазеры со средней мощностью излучения десятки ватт, которые способны сильно нагревать биоткань, что приводит к ее резанию или испарению. Эти и другие характеристики хирургических лазеров обуславливают применение в хирургии различных видов хирургических лазеров, работающих на разных лазерных активных средах.Уникальные свойства лазерного луча позволяют выполнять ранее невозможные операции новыми эффективными и минимально инвазивными методами.Хирургические лазерные системы обеспечивают:эффективную контактную и бесконтактную вапоризацию и деструкцию биоткани;сухое операционное поле;минимальное повреждение окружающих тканей;эффективный гемо- и аэростаз;купирование лимфатических протоков;высокую стерильность и абластичность;совместимость с эндоскопическими и лапароскопическими инструментамЭто дает возможность эффективно использовать хирургические лазеры для выполнения самых разнообразных оперативных вмешательств в урологии, гинекологии, оториноларингологии, ортопедии, нейрохирургии и т. д.По нашему убеждению, наилучшим выбором для хирурга по своим физическим свойствам является гольмиевый лазер. Поэтому основное внимание мы уделяем именно Гольмиевым лазерам в хирургии.

Применение лазера в обследовании и хирургии глаза.

Использование лазера в микрохирургии глаза.

Спасибо за внимание.