Соңғы жарты ғасырда лазерлер офтальмологияда, онкологияда, пластикалық хирургияда және медицина мен биомедициналық зерттеулердің көптеген басқа салаларында қолданылды.
Ауруларды емдеу үшін жарықты қолдану мүмкіндігі мыңдаған жылдар бойы белгілі. Ежелгі гректер мен мысырлықтар терапияда күн радиациясын пайдаланды және бұл екі идея тіпті мифологияда байланысты болды - грек құдайы Аполлон күн мен емдеу құдайы болды.
Жарықты медицинада қолданудың әлеуеті 50 жылдан астам уақыт бұрын когерентті сәулелену көзін ойлап тапқаннан кейін ғана ашылды.
Арнайы қасиеттерінің арқасында лазерлер күннен немесе басқа көздерден түсетін радиацияға қарағанда әлдеқайда тиімді. Әрбір кванттық генератор өте тар толқын ұзындығы диапазонында жұмыс істейді және когерентті жарық шығарады. Сондай-ақ, медицинадағы лазерлер жоғары қуаттарды жасауға мүмкіндік береді. Энергия шоғы өте кішкентай нүктеде шоғырлануы мүмкін, соның арқасында оның жоғары тығыздығына қол жеткізіледі. Бұл қасиеттер бүгінде лазерлердің медициналық диагностиканың, терапияның және хирургияның көптеген салаларында қолданылуына әкелді.
Тері мен көзді емдеу
Лазерді медицинада қолдану офтальмология мен дерматологиядан басталды. КванттықГенератор 1960 жылы ашылды. Бір жылдан кейін Леон Голдман қызыл қызыл лазерді медицинада капиллярлық дисплазияны, туылу белгілерінің түрін және меланоманы жою үшін қалай қолдануға болатынын көрсетті.
Бұл қолданба когерентті сәулелену көздерінің белгілі бір толқын ұзындығында жұмыс істеу қабілетіне негізделген. Когерентті сәулелену көздері ісіктерді, татуировканы, шаш пен меңді кетіру үшін кеңінен қолданылады.
Дерматологияда әртүрлі типтегі және толқын ұзындығындағы лазерлер қолданылады, себебі әртүрлі зақымдану түрлері жазылады және олардың ішіндегі негізгі сіңіретін зат. Толқын ұзындығы пациенттің тері түріне де байланысты.
Бүгінде лазерсіз дерматология немесе офтальмологиямен айналысуға болмайды, өйткені олар науқастарды емдеудің негізгі құралына айналды. Көруді түзету үшін кванттық генераторларды пайдалану және офтальмологиялық қолданбалардың кең ауқымы Чарльз Кэмпбелл 1961 жылы көздің тор қабығы зақымданған науқасты емдеу үшін медицинада қызыл лазерді қолданған алғашқы дәрігер болғаннан кейін өсті.
Кейінірек осы мақсатта офтальмологтар спектрдің жасыл бөлігінде когерентті сәулеленудің аргон көздерін пайдалана бастады. Мұнда көздің қасиеттері, әсіресе оның линзасы, сәулені ретинальды бөліну аймағында фокустау үшін пайдаланылды. Құрылғының жоғары шоғырланған қуаты оны дәнекерлейді.
Макулярлық дегенерацияның кейбір түрлерімен ауыратын науқастар лазерлік хирургияның пайдасын көре алады – лазерлік фотокоагуляция және фотодинамикалық терапия. Бірінші процедурада когеренттік сәулерадиация қан тамырларын тығыздау және макула астындағы олардың патологиялық өсуін баяулату үшін қолданылады.
Ұқсас зерттеулер 1940 жылдары күн сәулесінің көмегімен жасалды, бірақ оларды сәтті аяқтау үшін дәрігерлерге кванттық генераторлардың бірегей қасиеттері қажет болды. Аргон лазерінің келесі қолданылуы ішкі қан кетуді тоқтату болды. Жасыл жарықтың қызыл қан жасушаларының пигменті гемоглобиннің таңдамалы сіңуі қан ағып жатқан қан тамырларын жабу үшін қолданылған. Қатерлі ісік ауруын емдеу үшін олар ісікке енетін қан тамырларын бұзады және оны қоректік заттармен қамтамасыз етеді.
Бұған күн сәулесін пайдалану арқылы қол жеткізу мүмкін емес. Медицина өте консервативті, өйткені болуы керек, бірақ когерентті сәулелену көздері әртүрлі салаларда қабылданды. Медицинадағы лазерлер көптеген дәстүрлі құралдарды алмастырды.
Офтальмология және дерматология да когерентті ультракүлгін сәулеленудің эксимер көздерінің пайдасын көрді. Олар көруді түзету үшін қабықтың пішінін өзгерту (LASIK) үшін кеңінен қолданылады. Эстетикалық медицинадағы лазерлер дақтарды және әжімдерді кетіру үшін қолданылады.
Тиімді косметикалық хирургия
Мұндай технологиялық әзірлемелер коммерциялық инвесторлар арасында сөзсіз танымал, өйткені олардың пайда алу мүмкіндігі зор. Medtech Insight аналитикалық компаниясы 2011 жылы лазерлік сұлулық жабдықтары нарығының көлемін 1 миллиард АҚШ долларынан астам деп бағалады. Шынында да, қарамастанжаһандық құлдырау кезінде медициналық жүйелерге жалпы сұраныс азайып, кванттық генераторға негізделген косметикалық операциялар лазерлік жүйелердің басым нарығы Америка Құрама Штаттарында жоғары сұранысқа ие болуда.
Визуализация және диагностика
Медицинадағы лазерлер көптеген басқа аурулар сияқты қатерлі ісіктерді ерте анықтауда маңызды рөл атқарады. Мысалы, Тель-Авивте бір топ ғалымдар когерентті сәулеленудің инфрақызыл көздерін пайдалану арқылы ИҚ-спектроскопияға қызығушылық танытты. Мұның себебі - қатерлі ісік пен сау тіндердің әртүрлі инфрақызыл өткізгіштігі болуы мүмкін. Бұл әдістің перспективалы қосымшаларының бірі меланомаларды анықтау болып табылады. Тері қатерлі ісігінде ерте диагностика пациенттің өмір сүруі үшін өте маңызды. Қазіргі уақытта меланоманы анықтау көз арқылы жүзеге асырылады, сондықтан дәрігердің шеберлігіне сену керек.
Израильде әрбір адам жылына бір рет меланома скринингіне тегін бара алады. Бірнеше жыл бұрын ірі медициналық орталықтардың бірінде зерттеулер жүргізілді, нәтижесінде потенциалды, бірақ қауіпті емес белгілер мен шынайы меланома арасындағы инфрақызыл диапазондағы айырмашылықты анық байқауға мүмкіндік туды.
Катзир, 1984 жылы биомедициналық оптика бойынша бірінші SPIE конференциясының ұйымдастырушысы және оның Тель-Авивтегі тобы сонымен бірге инфрақызыл толқын ұзындығына мөлдір оптикалық талшықтарды әзірледі, бұл әдісті ішкі диагностикаға кеңейтуге мүмкіндік береді. Бұған қоса, бұл жатыр мойны жағындысына тез және ауыртпалықсыз балама болуы мүмкінгинекология.
Медицинадағы көк жартылай өткізгіш лазер флуоресцентті диагностикада қолданылды.
Кванттық генераторларға негізделген жүйелер де маммографияда дәстүрлі түрде қолданылған рентген сәулелерін алмастыра бастады. Рентген сәулелері дәрігерлерге қиын дилемма тудырады: қатерлі ісіктерді сенімді анықтау үшін олар жоғары қарқындылықты қажет етеді, бірақ сәулеленудің жоғарылауы қатерлі ісік қаупін арттырады. Балама ретінде кеудені және дененің басқа бөліктерін, мысалы, миды бейнелеу үшін өте жылдам лазерлік импульстарды пайдалану мүмкіндігі зерттелуде.
көзге арналған қазан және т.б
Биология мен медицинадағы лазерлер оптикалық когеренттік томографияда (ОКТ) қолданылды, бұл ынта толқынын тудырды. Бұл кескіндеу техникасы кванттық генератордың қасиеттерін пайдаланады және нақты уақыт режимінде биологиялық тіндердің өте анық (микрон тәртібі бойынша), көлденең қимасы мен үш өлшемді кескіндерін бере алады. OCT қазірдің өзінде офтальмологияда қолданылады және, мысалы, офтальмологқа көздің торлы қабығының аурулары мен глаукоманы диагностикалау үшін қасаң қабықтың көлденең қимасын көруге мүмкіндік береді. Бүгінде бұл әдіс медицинаның басқа салаларында да қолданыла бастады.
ОКТ-дан пайда болған ең үлкен өрістердің бірі - артериялардың талшықты-оптикалық кескіні. Оптикалық когерентті томографияны жарылған тұрақсыз тақтаны бағалау үшін пайдалануға болады.
Тірі организмдердің микроскопиясы
Ғылымдағы, технологиядағы, медицинадағы лазерлер де ойнайдымикроскопияның көптеген түрлерінде маңызды рөл атқарады. Бұл салада көптеген әзірлемелер жасалды, оның мақсаты пациенттің денесінде не болып жатқанын скальпельді қолданбай визуализациялау болып табылады.
Қатерлі ісіктерді жоюдың ең қиын бөлігі хирург барлығының дұрыс жасалғанына көз жеткізу үшін микроскопты үнемі пайдалану қажеттілігі болып табылады. Тікелей және нақты уақытта микроскопия жасау мүмкіндігі - бұл айтарлықтай жетістік.
Техникалық және медицинадағы лазерлердің жаңа қолданбасы - стандартты микроскоптардан әлдеқайда жоғары ажыратымдылықтағы кескіндерді шығара алатын оптикалық микроскопты жақын далада сканерлеу. Бұл әдіс ұштарында ойықтары бар, өлшемдері жарық толқынының ұзындығынан кіші оптикалық талшықтарға негізделген. Бұл кіші толқын ұзындығын бейнелеуге мүмкіндік берді және биологиялық жасушаларды бейнелеудің негізін қалады. Бұл технологияны инфрақызыл лазерлерде қолдану Альцгеймер ауруы, қатерлі ісік және жасушалардағы басқа өзгерістерді жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.
PDT және басқа емдер
Оптикалық талшықтар саласындағы әзірлемелер лазерлерді басқа салаларда пайдалану мүмкіндіктерін кеңейтуге көмектеседі. Олар дененің ішінде диагностика жасауға мүмкіндік беретінімен қатар, когерентті сәулеленудің энергиясын қажет жерге беруге болады. Оны емдеуде қолдануға болады. Талшықты лазерлер әлдеқайда жетілдірілген. Олар болашақтың медицинасын түбегейлі өзгертеді.
Фотосезімтал химиялық заттарды қолданатын фотомедицина саласыорганизммен белгілі бір жолмен әрекеттесетін заттар пациенттерді диагностикалау және емдеу үшін кванттық генераторларды пайдалана алады. Фотодинамикалық терапияда (ФДТ), мысалы, лазер және фотосезімтал препарат 50 жастан асқан адамдарда соқырлықтың негізгі себебі болып табылатын жасқа байланысты макулярлы дегенерацияның «дымқыл» түрі бар науқастарда көруді қалпына келтіре алады.
Онкологияда белгілі бір порфириндер ісік жасушаларында жиналып, белгілі бір толқын ұзындығында жарықтандырылған кезде флуоресцентті болады, бұл ісіктің орналасқан жерін көрсетеді. Егер сол қосылыстар басқа толқын ұзындығымен жарықтандырылса, олар улы болып, зақымдалған жасушаларды өлтіреді.
Қызыл газ гелий-неон лазері медицинада остеопороз, псориаз, трофикалық жараларды және т.б. емдеуде қолданылады, өйткені бұл жиілік гемоглобин мен ферменттермен жақсы сіңеді. Радиация қабынуды бәсеңдетеді, гиперемия мен ісінуді болдырмайды, қан айналымын жақсартады.
Жеке емдеу
Генетика және эпигенетика - лазерлерді қолдануға болатын басқа екі сала.
Болашақта бәрі наноөлшемде болады, бұл бізге жасуша масштабында медицина жасауға мүмкіндік береді. Фемтосекундтық импульстарды жасай алатын және белгілі бір толқын ұзындығына баптай алатын лазерлер медицина мамандары үшін тамаша серіктес болып табылады.
Бұл емделушінің жеке геномына негізделген жеке емдеуге жол ашады.
Леон Голдман - негізін қалаушылазерлік дәрі
Адамдарды емдеуде кванттық генераторларды қолдану туралы айтқанда, Леон Голдманды айтпай кетуге болмайды. Ол лазерлік медицинаның «әкесі» ретінде танымал.
Когерентті сәулелену көзін ойлап тапқаннан кейін бір жыл өткен соң, Голдман оны тері ауруларын емдеу үшін қолданған алғашқы зерттеуші болды. Ғалым қолданған әдіс лазерлік дерматологияның кейінгі дамуына жол ашты.
Оның 1960-жылдардың ортасында жүргізген зерттеулері ретинальды хирургияда рубин кванттық генераторын қолдануға және когерентті сәулеленудің бір мезгілде теріні кесіп, қан тамырларын бітеп, қан кетуді шектейтін қабілеті сияқты ашылуларға әкелді.
Голдман, өз мансабының көп бөлігінде Цинциннати университетінде дерматолог болған, Американдық медицина және хирургиядағы лазерлер қоғамын құрды және лазерлік қауіпсіздіктің негізін қалауға көмектесті. 1997 жылы қайтыс болды
Миниатюризация
Алғашқы 2 микрондық кванттық генераторлар екі орынды төсек сияқты болды және олар сұйық азотпен салқындатылды. Бүгінгі таңда алақан өлшеміндегі диодты лазерлер және одан да кішкентай талшықты лазерлер пайда болды. Бұл өзгерістер жаңа қолданбалар мен әзірлемелерге жол ашады. Болашақтың медицинасында миға ота жасауға арналған кішкентай лазерлер болады.
Технологиялық прогреске байланысты шығындардың үнемі азаюы байқалады. Лазерлер тұрмыстық техникада әдеттегідей, олар аурухана жабдықтарында маңызды рөл атқара бастады.
Егер бұрын медицинада лазерлер өте үлкен жәнекүрделі, бүгінгі таңда оптикалық талшықты өндіру өзіндік құнын айтарлықтай төмендетті, ал наноөлшемге көшу шығындарды одан да азайтады.
Басқа пайдаланулар
Урологтар уретра стриктурасын, қатерсіз сүйелдерді, зәр шығару тастарын, қуықтың контрактурасын және қуықасты безінің ұлғаюын лазермен емдей алады.
Лазерді медицинада қолдану нейрохирургтерге ми мен жұлынды дәл кесу және эндоскопиялық тексерулер жасауға мүмкіндік берді.
Ветеринарлар лазерлерді эндоскопиялық процедуралар, ісік коагуляциясы, кесу және фотодинамикалық терапия үшін пайдаланады.
Стоматологтар когерентті сәулеленуді саңылаулар жасау, қызыл иек хирургиясы, бактерияға қарсы процедуралар, тістерді десенсибилизациялау және бет-бет диагностикасы үшін пайдаланады.
Лазерлік пинцет
Бүкіл дүние жүзіндегі биомедициналық зерттеушілер оптикалық пинцеттерді, ұяшықтарды сұрыптағыштарды және басқа да көптеген құралдарды пайдаланады. Лазерлік пинцет қатерлі ісік ауруын жақсырақ және жылдам диагностикалауды уәде етеді және вирустарды, бактерияларды, ұсақ металл бөлшектерін және ДНҚ жіптерін ұстау үшін қолданылған.
Оптикалық пинцеттерде когерентті сәулелену шоғы микроскопиялық нысандарды ұстау және айналдыру үшін пайдаланылады, металл немесе пластик пинцет кішкентай және нәзік заттарды қалай алатындай. Жеке молекулаларды микрон өлшемді слайдтарға немесе полистирол моншақтарына бекіту арқылы басқаруға болады. Сәуле допқа тиген кезде, олқисайып, допты сәуленің ортасына тура итеріп, шамалы әсер етеді.
Бұл кішкене бөлшекті жарық шоғырында ұстауға қабілетті "оптикалық тұзақ" жасайды.
Медицинадағы лазер: оң және теріс жақтары
Интенсивтілігін модуляциялауға болатын когерентті сәулелену энергиясы биологиялық тіндердің жасушалық немесе жасушадан тыс құрылымын кесуге, жоюға немесе өзгертуге жұмсалады. Сонымен қатар, лазерді медицинада қолдану, қысқасы, инфекция қаупін азайтады және жазылуды ынталандырады. Хирургияда кванттық генераторларды қолдану диссекцияның дәлдігін арттырады, дегенмен олар жүкті әйелдер үшін қауіпті және фотосенсибилизаторлық препараттарды қолдануға қарсы көрсетілімдер бар.
Ұлпалардың күрделі құрылымы классикалық биологиялық талдаулардың нәтижелерін біржақты түсіндіруге мүмкіндік бермейді. Медицинадағы лазерлер (фото) рак клеткаларын жоюдың тиімді құралы болып табылады. Дегенмен, когерентті сәулеленудің қуатты көздері бейтарап әрекет етеді және зардап шеккендерді ғана емес, сонымен қатар қоршаған тіндерді де бұзады. Бұл қасиет артық жасушаларды іріктеп жою мүмкіндігі бар қызығушылық орнында молекулалық талдауды жүргізу үшін қолданылатын микродисекция техникасының маңызды құралы болып табылады. Бұл технологияның мақсаты - барлық биологиялық тіндердің нақты анықталған популяцияда зерттеуін жеңілдету үшін олардың гетерогенділігін жеңу. Осы тұрғыда лазерлік микродисекция зерттеудің дамуына, түсінуге үлкен үлес қостыбүгінгі күні популяция деңгейінде және тіпті бір жасуша деңгейінде анық көрсетуге болатын физиологиялық механизмдер.
Ұлпа инженериясының функционалдығы бүгінгі күні биологияның дамуының негізгі факторына айналды. Бөлу кезінде актин талшықтары кесілсе не болады? Жасуша қатпарлану кезінде жойылса, Дрозофила эмбрионы тұрақты бола ма? Өсімдіктің меристема зонасына қандай параметрлер қатысады? Бұл мәселелердің барлығын лазермен шешуге болады.
Наномедицина
Жақында көптеген биологиялық қолданулар үшін қолайлы қасиеттері бар көптеген наноқұрылымдар пайда болды. Олардың ең маңыздылары:
- кванттық нүктелер – өте сезімтал ұялы бейнелеуде қолданылатын нанометрлік өлшемдегі кішкентай жарық шығаратын бөлшектер;
- медициналық тәжірибеде қолданылған магниттік нанобөлшектер;
- инкапсулирленген емдік молекулаларға арналған полимер бөлшектері;
- металл нанобөлшектері.
Нанотехнологияның дамуы және лазердің медицинада қолданылуы, бір сөзбен айтқанда, дәрі-дәрмек қолдану тәсілін түбегейлі өзгертті. Құрамында дәрілік заттар бар нанобөлшектердің суспензиялары зардап шеккен тіндер мен жасушаларға таңдамалы әсер ету арқылы көптеген қосылыстардың емдік индексін арттыруы мүмкін (ерігіштігі мен тиімділігін арттыру, уыттылығын төмендету). Олар белсенді ингредиентті жеткізеді, сонымен қатар сыртқы ынталандыруға жауап ретінде белсенді ингредиенттің шығарылуын реттейді. Нанотераностика одан әрінанобөлшектерді, дәрілік қоспаны, терапияны және диагностикалық бейнелеу құралдарын қосарлы пайдалануға мүмкіндік беретін эксперименталды тәсіл, жекелендірілген емдеуге жол ашады.
Лазерлерді медицинада және биологияда микродисекция және фотоабляция үшін қолдану әртүрлі деңгейде аурудың дамуының физиологиялық механизмдерін түсінуге мүмкіндік берді. Нәтижелер әрбір науқас үшін диагностика мен емдеудің ең жақсы әдістерін анықтауға көмектеседі. Бейнелеу саласындағы жетістіктермен тығыз байланыста нанотехнологияның дамуы да өте қажет болады. Наномедицина – кейбір қатерлі ісіктерді, жұқпалы ауруларды немесе диагностиканы емдеудің перспективалы жаңа түрі.
