Скачать презентацию ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Лекция 10 Скачать презентацию ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Лекция 10

Волоконные лазеры - лекция 10_2013.ppt

  • Количество слайдов: 57

ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Лекция 10 ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Лекция 10

СОДЕРЖАНИЕ 1. Применение волоконных лазеров в промышленности. ¨ 1. 1 Метод быстрого прототипирования. n СОДЕРЖАНИЕ 1. Применение волоконных лазеров в промышленности. ¨ 1. 1 Метод быстрого прототипирования. n 2. Применение волоконных лазеров в медицине. n

ПРИМЕНЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ Маркировка и гравировка Телекоммуникации Сварка труб Оборона (разминирование) Во всех областях ПРИМЕНЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ Маркировка и гравировка Телекоммуникации Сварка труб Оборона (разминирование) Во всех областях применения волоконные лазеры несут улучшения и преимущества! Продукция заказчиков Медицинская промышленность Автомобилестроение, судостроение и другие области машиностроения Медицина

МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ • Методы формирования трехмерных объектов не путем МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ • Методы формирования трехмерных объектов не путем удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменение формы заготовки (ковка, штамповка, прессовка), а постепенное наращивание (добавление) материала или изменение фазового состояния вещества в заданной области пространства. • Послойное формирование трехмерных объектов по их компьютерным образам – Rapid Phototyping – возможность производства на ограниченном пространстве с быстрой и недорогой модификацией технологического цикла. • Этот метод в настоящее время находит применение в различных отраслях промышленности; особенно он эффективен в машиностроении, автомобиле- и самолетостроении, производстве медицинской техники и инструментов. • Комплекс работ по изготовлению детали методами быстрого прототипирования включает три основных этапа: - на первом этапе создается компьютерная модель будущей детали; - на втором этапе на установке прототипирования по созданной компьютерной модели осуществляется выращивание прототипа будущей детали; - на третьем этапе по выращенному прототипу изготавливают металлические отливки с помощью точного литейного оборудования и специальных технологий. • Максимально достижимая точность с использованием существующих технологий составляет ± 0. 05 мм. В большинстве случаев точность находится в пределах ± 0. 1 мм.

МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Схема всех установок для изготовления прототипов примерно МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Схема всех установок для изготовления прототипов примерно одинакова: тонкий слой материала наносят на рабочий стол, элеватор установки, который воспроизводит первое сечение изделия, далее элеватор смещается вниз на один шаг и наносится следующий слой. Так послойно строится модель нужной формы требуемого изделия. Существует множество технологий прототипирования. Основным различием между ними является прототипирующий материал и способ его нанесения. Рассмотрим основные. Стереолитография. Это самый первый и наиболее распространенный метод прототипирования. Метод основан на послойном отверждении жидкого фотополимера лазерным лучом, направляемым сканирующей системой. Применяется твердый и хрупкий полупрозрачный материал. Он хорошо обрабатывается, склеивается, окрашивается. Поверхности имеют хорошее качество.

МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ n n n Технология LOM – послойное МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ n n n Технология LOM – послойное формирование объемных моделей из листового материала. Для создания слоев прототипа используется ламинирование бумажного листа. Лазером вырезают контур слоя, а излишки материала измельчаются и легко удаляются. Технология SLS – лазерное спекание порошковых материалов. Она в качестве рабочего материала применяет порошковый пластик, металл или керамику. Сначала на поверхность наносится тонким слоем порошок, затем лазерным лучом его спекают. При этом формируется твердая масса, которая соответствует сечению модели и определяет геометрию детали. Технология FDM – послойное наложение расплавленной полимерной нити. Нити при этом берутся из поликарбоната или воска. Термопласт выдавливается через специальную головку с определенной температурой, переходя при этом в полужидкое состояние. Затем он наносится тонким слоем на неподвижное основание с очень высокой точностью. Слои затвердевают и соединяются друг с другом.

МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Принцип формирования деталей по SLS/SLM технологии: На МЕТОДЫ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Принцип формирования деталей по SLS/SLM технологии: На рабочую подложку наносится слой порошка контролируемой толщины (10 -100µm). Затем, при помощи лазерного излучения, в качестве источника тепла, размещенный порошок переплавляется в локальных областях. После лазерной обработки, поверх переплавленного материала наносится новый слой порошка и процесс повторяется до полного изготовления детали. Phenix PM 100 T/PM 100 T dental

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ Медицина изготовление костных и зубных имплантатов. Изготовления оснастки и функциональных ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ Медицина изготовление костных и зубных имплантатов. Изготовления оснастки и функциональных элементов. Изготовления специфического мелкосерийного инструментария Аэрокосмическая Машиностроение изготовление прототипов внедряемых деталей. Отработка дизайна. Изготовление специфических деталей для авто- и мото-спортивной областей. Мелкосерийное производство. Изготовление штампов. промышленность Изготовления сложных элементов, оснастки, компонентов двигателей. Точное изготовление деталей из труднообрабатываемых и дорогостоящих материалов. Изготовление штампов. Энергетический сектор Изготовление небольших серий функциональных элементов. Производство уникальных элементов для атомной промышленности. Использование специфических материалов, в том числе труднообрабатываемых и реактивных металлов

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА RP ТЕХНОЛОГИЙ üВысокая точность изготовления деталей üПлотность изготовленных объектов соответствует плотности литых ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА RP ТЕХНОЛОГИЙ üВысокая точность изготовления деталей üПлотность изготовленных объектов соответствует плотности литых цельнометаллических деталей üШирокая номенклатура применяемых материалов üВозможность изготовления объектов, обладающих сложной внутренней и внешней геометрией üБезотходное производство üВозможность управления параметрами изготовленных деталей, такими как: плотность, твердость, микротвердость, состав, шероховатость, структура и др. üСущественное снижение времени и затрат ресурсов на разработку и внедрение новинок üУпрощение дизайнерской работы üМинимальные затраты на смену инструмента и прочие непроизводственные операции.

ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ SLS/SLM СИСТЕМ q 3 D SYSTEMS, Германия q. PHENIX SYS, Франция ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ SLS/SLM СИСТЕМ q 3 D SYSTEMS, Германия q. PHENIX SYS, Франция q. MTT Group, Германия q. EOS, Германия q. CONCEPT LASER, Германия q. FOCKELE&SCHWARZE, Германия

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД SINTERSTATION Pro DM 100/DM 250 SLS systems Особенности станков 3 D SYSTEMS: МОДЕЛЬНЫЙ РЯД SINTERSTATION Pro DM 100/DM 250 SLS systems Особенности станков 3 D SYSTEMS: Размер рабочей зоны 250 мм*220 мм (ø 125 мм*80 мм) Источник излучения твердотельный лазер 100/200/400 (50/100/200)Вт Фокусное пятно 80 -350 (30 -200)µм Применяемые материалы порошки сталей на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ) Скорость сканирования max 10 м/сек Особенности станков 3 D SYSTEMS: Возможность установки встроенной системы Размер рабочей зоны 550 мм*460(750)мм Переработки порошка Источник излучения CO 2 70 Вт Система предварительного прогрева материала Фокусное пятно 80 -350 (30 -200)µм Применяемые материалы: порошки железа(нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ) и других металлов Скорость сканирования max 10 м/сек SINTERSTATION Pro 140/230 SLS system Возможность интеграции в автоматическую технологическую цепочку SINTERSTATION Hi. Q SLS system Особенности станков 3 D SYSTEMS: Размер рабочей зоны 550 мм*460(750)мм Источник излучения CO 2 30(50)Вт Применяемые материалы: порошки железа(нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ) и других металлов, а также специально разработанные порошки, адаптированные для использования на установках 3 D Systems Скорость сканирования max (5)10 м/сек

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД Особенности станков FOCKELE&SCHWARZE : Размер рабочей зоны 250 мм*250 мм Источник излучения МОДЕЛЬНЫЙ РЯД Особенности станков FOCKELE&SCHWARZE : Размер рабочей зоны 250 мм*250 мм Источник излучения твердотельный лазер 100 Вт Фокусное пятно - 150 -300µм Применяемые материалы - порошки сталей на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ) Встроенная система визуального контроля процесса FS-Realizer (SLM) EOSINT M 270 Особенности станков EOS: Размер рабочей зоны 250 мм*215 мм Источник излучения Yb волоконный лазер 200 Вт Фокусное пятно 100 -500µм Применяемые материалы cпециально разработанные компанией EOS материалы, соответствующие наиболее часто применяемым, например Inox 316 L; Co-Cr, на основе Ti и тд. Скорость сканирования max 7 м/сек Встроенный генератор азота

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД M 1 cusing M 2 cusing • Особенности станков M 1/M 2 МОДЕЛЬНЫЙ РЯД M 1 cusing M 2 cusing • Особенности станков M 1/M 2 cusing, M 3 linear : • Размер рабочей зоны 250 мм*250(280)мм • Источник излучения - волоконный лазер 200 Вт (100 Вт) • Фокусное пятно 70 -200µм • Применяемые материалы - порошки сталей на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ), порошки Al, Ni, Ti • Встроенный генератор азота (опционально) • Скорость сканирования 7 м/сек • Возможность применения 3 D лазерной эрозионной обработки • Точность позиционирования 15 µм M 3 linear • Особенности станков M 1/M 2 cusing, M 3 linear : • Размер рабочей зоны ø 100 (250)мм • Применяемые материалы - порошки сталей на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ), порошки Al, Ni, Ti • Скорость изготовления детали 2 -20 см 3/час MTT SLM 100 MTT SLM 250 MTT SLM Realizer

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД Особенности станков Phenix PM 100 T/PM 100 T dental: Размер рабочей зоны МОДЕЛЬНЫЙ РЯД Особенности станков Phenix PM 100 T/PM 100 T dental: Размер рабочей зоны ø 100 мм Источник излучения твердотельный лазер 50 Вт Применяемые материалы: порошки на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ), реактивные металлы, промышленные химические соединения на основе металлов, керамики Phenix PM 100 T/PM 100 T dental Скорость сканирования max 3 м/сек Встроенная система прогрева материала до 900° Особенности станков Phenix PM 250: Возможность работы в атмосфере инертного газа (N 2, Ar…) Размер рабочей зоны ø 250 мм Повторяемость до 20 µм Источник излучения Yb волоконный лазер 200 Вт Применяемые материалы: порошки на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ), реактивные металлы, промышленные химические соединения на основе металлов, керамики Встроенная система прогрева материала до 900° Возможность работы в атмосфере инертного газа (N 2, Ar…) Повторяемость до 20 µм Phenix PXL Phenix PM 250 Особенности станков Phenix PXL: Источник излучения твердотельный лазер 50 Вт Применяемые материалы: порошки на основе железа (нержавеющие стали, инструментальная сталь и т. п. ), реактивные металлы, промышленные химические соединения на основе металлов, керамики Полуавтоматическая система загрузки порошковых материалов Встроенная система прогрева материала до 900° Встроенная система переработки порошка

Размер рабочей зоны: Тип системы (открытая-закрытая) Возможность быстрой переориентации производства с точки зрения применяемого Размер рабочей зоны: Тип системы (открытая-закрытая) Возможность быстрой переориентации производства с точки зрения применяемого материала Надежность и технологические решения Крупногабаритные детали (до 500 мм*750 мм) Средние размеры ~250*250 Миниатюрные (тонкие структуры до 100 мм*100 мм) Точность позиционирования от 3 µм до 15 µм ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ Возможность дополнительного постоянного прогрева материала Некоторые классы материалов требуют (такие как керамики, некоторые металлы и их соединения) предварительного прогрева Контролируемость параметров Возможность контроля работы лазера, системы сканирования, системы размещения порошка и прочие. Безопасность Необходимость использования защитной атмосферы Герметизация рабочей области (позволяет избежать окисления материала) Используемые материалы Металлические порошки Керамические порошки Пластики, резины, воск и пр.

ПРИМЕРЫ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИМЕРЫ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

УСТАНОВКА И ЕЕ ПРИНЦИП РАБОТЫ Максимальная выходная мощность лазера 50 Вт (Yb Fibre laser) УСТАНОВКА И ЕЕ ПРИНЦИП РАБОТЫ Максимальная выходная мощность лазера 50 Вт (Yb Fibre laser) Максимальная скорость сканирования 3 м/сек Размер рабочей зоны Ø 100 мм Точность позиционирования по оси Z ± 3 µm Максимальная высота изготовленного объекта 100 мм Точность формирования ± 50 µm на длине 120 мм Максимальный объем системы подачи порошка 1, 6 л Применяемые металлические порошки: нержавеющая сталь (Inox), сплавы на основе Ni, Cu, Ti, Al, V, суперсплавы и др. Используемы керамические порошки: Alumina, Mullite, Zirconia и др. Встроенная печь для прогрева материала до 900° Phenix PM-100 T. Принцип формирования деталей по SLS/SLM технологии: На рабочую подложку наносится слой порошка контролируемой толщины (10 -100µm). Затем, при помощи лазерного излучения, в качестве источника тепла, размещенный порошок переплавляется в локальных областях. После лазерной обработки, поверх переплавленного материала наносится новый слой порошка и процесс повторяется до полного изготовления детали. Fiber Laser Solidstate Laser

ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Направление Излучение сканирования Слой порошка (необработанного) Обнажение подложки Капли расплавленного ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Направление Излучение сканирования Слой порошка (необработанного) Обнажение подложки Капли расплавленного Подожка материала Обработка материалатепловой Зона обработки лазерным излучением порошка 50 -70 µm Сплавленный металл Геометрические параметры вектора

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Параметры изготовления Мощность излучения 40 Вт Скорость сканирования 120 мм/сек Материал Inox ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Параметры изготовления Мощность излучения 40 Вт Скорость сканирования 120 мм/сек Материал Inox 316 L (нержавеющая сталь) Защитная атмосфера N 2 Прогрев отсутствует Толщина слоя 50 µm Варьируемые параметры Межосевой сдвиг между векторами Методика формирования 1 2 3 5 10

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Искомые данные ØМинимальная толщина объекта ØМаксимальный межосевой сдвиг между стенками при сохранении ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Искомые данные ØМинимальная толщина объекта ØМаксимальный межосевой сдвиг между стенками при сохранении низкой пористости (ее отсутствии) ØМинимальный межосевой сдвиг при условии разрешимости деталей 80 µm 140 µm 100 µm 160 µm 120 µm 2 zone

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Состав стенки/ Заданный сдвиг 1 вектор 2 вектора 3 вектора 5 векторов ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ Состав стенки/ Заданный сдвиг 1 вектор 2 вектора 3 вектора 5 векторов 10 векторов 80 мкм 120 150(200) 260(280) 410(440) 810(840) 100 мкм 120 200(220) 290(320) 490(520) 990(1020) 120 мкм 130 230(240) 370(360) 600(600) 1200(1200) 140 мкм 130 240(260) 410(400) 670(680) 1350(1380) 160 мкм 130 300(280) 420(440) 750(760) 1560(1560) Наилучшая точность при сохранении качества структуры при межосевом сдвиге 120 µm Минимальная толщина стенки соответствует одному вектору. При характерных значениях ширины вектора 110 µm, толщина стенки составляет ~120 µm. При дальнейшем увеличении межосевого сдвига (более 180 µm) происходит расслойка монолитной структуры на набор отдельных стенок с толщиной порядка ширины вектора <120 µm >180 µm

ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ Изготовление тонкостенных деталей для компании - изготовителя сотовых телефонов Формирование медицинских фильтров ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ Изготовление тонкостенных деталей для компании - изготовителя сотовых телефонов Формирование медицинских фильтров с микроканалами (150 µm *150 µm) 20 mm

МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ • За последние два десятилетия были МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ • За последние два десятилетия были созданы лазерные технологии лечения различных заболеваний, и лазер стал привычным и эффективным инструментом для врачей крупных медицинских центров. • В последнее время лазерные диоды и лазеры с полупроводниковой накачкой начали вытеснять из медицинских аппаратов лазеры других типов. • Это обусловлено следующими преимуществами лазерных диодов и лазеров с полупроводниковой накачкой: - малые вес, энергопотребление и габариты; - отсутствие потребности в жидкостном охлаждении; - простота в обращении, отсутствие необходимости в частом проведении регламентных работ и квалифицированном обслуживании; - высокая стабильность параметров, простота управления характеристиками излучения (мощностью, модуляцией и, в определенной степени, длиной волны излучения); - низкая чувствительность к механическим и климатическим воздействиям. • Эти преимущества, а также снижение цены аппаратов и стоимости их эксплуатации создали предпосылки к более широкому их внедрению в массовое здравоохранение, включая амбулаторно-поликлиническую службу, службу скорой помощи и мобильные полевые госпитали. • Дополнительные возможности медицинских применений открываются при использовании волоконных лазеров с накачкой от полупроводниковых лазеров.

МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ • Наибольшим неудобством для медиков в МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ • Наибольшим неудобством для медиков в аппаратуре прежних поколений и во многих современных аппаратах является то, что лазерный излучатель представляет собой конструкцию из дискретных элементов, требующих точной юстировки. • При этом возникают сложности с сохранением юстировки при неминуемых механических воздействиях, с необходимостью восстановления после замены вышедших из строя элементов, например ламп накачки. • Дополнительная сложность заключается в проблеме защиты оптических поверхностей от влаги и загрязнений, приводящих к снижению выходной мощности или выходу лазера из строя. • Волоконные лазеры позволяют создать аппараты, в которых формирование излучения, управление его свойствами, суммирование излучения (в том числе с разными длинами волн) осуществляются внутри оптических волоконных элементов и не требуют юстировки дискретных элементов. • В готовом устройстве исключается попадание влаги и пыли внутрь оптического тракта вплоть до выходного торца световода, что выгодно отличает подобные лазеры, например, от лазеров на кристаллах с полупроводниковой накачкой. • Благодаря этому удается повысить надежность медицинских аппаратов, снизить влияние на них окружающей среды и механических воздействий, упростить и удешевить их эксплуатацию.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Характер воздействия лазерного излучения на вещество ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Характер воздействия лазерного излучения на вещество прежде всего определяется количеством энергии, доставленной излучением в точку воздействия. Поэтому одним из основных факторов является процесс распространения лазерного излучения в биоткани. Падающее на биоткани излучение на ее поверхности частично отражается. Обычно (за исключением глаз и зубов) поверхность биоткани матовая. Поэтому излучение при отражении рассеивается во все стороны. Биоткани в большей или меньшей степени частично поглощают излучение, а частично рассеивают его, поскольку являются мутными (опять-таки, за исключением прозрачных тканей глаза). Из-за поглощения и рассеяния излучение при распространении в ткани ослабляется по падающее, I 0 диффузно отраженное рассеянное поглощенное прошедшее, I Распространение света в биоткани. экспоненте в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бэра: где - толщина слоя биоткани, эффективный коэффициент ослабления излучения учитывает процессы поглощения и рассеивания. В практически не рассеивающих средах - коэффициенту поглощения.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Коэффициент поглощения, см -1 Длина волны ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Коэффициент поглощения, см -1 Длина волны излучения, . Эта характеристика играет чрезвычайно важную роль практически для всех медицинских применений лазерного излучения. От нее зависят величины поглощения и рассеяния, определяющие глубину проникновения излучения. Энергия поглощенного излучения преобразуется в тепло. Чем выше поглощение, тем меньше глубина проникновения и в меньшем объеме биоткани поглотится энергия лазерного излучения и, следовательно, до большей температуры нагреется биоткань. На рисунке представлены зависимости величины коэффициентов поглощения в основных хромофорах, входящих в состав биотканей, от длины волны излучения. Спектры поглощения протеина, оксигемоглобина, меланина и воды 106 105 104 103 102 10 1 Длина волны, мкм 1 – АИГ: Nd + KTP, 0, 53 мкм; 2 – лазеры на красителях, 0, 55 -0, 59 мкм; 3 – импульсная лампа; 4, 5 – диодные лазеры, 0, 81 и 0, 940, 97 мкм; 6 – АИГ: Nd и лазеры на Yb активированном волокне 1, 06; 7 – АИГ: Nd, 1, 32 мкм; 8 – лазеры на Еr - активированном волокне, 1, 56 мкм, 9 – лазеры на Тm- активированном волокне. Стрелкой справа указан уровень для 10, 6 мкм (СО 2 – лазер).

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Рассеяние в биотканях является следствием неоднородности ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Рассеяние в биотканях является следствием неоднородности биологических тканей, характеризующихся различиями в величине показателя преломления и коэффициента поглощения различных компонент, их составляющих. В связи с этим существуют возможности в определенной степени менять его влияние на пропускание биосред. Одна из этих возможностей связана со сдавливанием биоткани. Так, при надавливании на ладонь стеклянной палочкой, по которой подается красное лазерное излучение, происходит выдавливание крови из мягкой биоткани, в результате чего лазерное излучение начинает проходить через ладонь. Аналогичный эффект увеличения прозрачности наблюдается при надавливании на склеру (белую оболочку, окружающую радужку) глаза, поскольку в этом случае из-за выдавливания жидкости сближаются образующие склеру волокна коллагена и среда становится оптически более однородной. Этот эффект используется при транссклеральном лазерном воздействии. В наиболее интересном с точки зрения хирургических применений инфракрасном (ИК) диапазоне основную роль играют два хромофора - вода и гемоглобин. Поскольку гемоглобин присутствует в биотканях в основном в составе крови, будем рассматривать процессы поглощения и рассеяния в воде и крови. Рассмотрим, какие длины волн излучения наиболее широко используются в настоящее время в медицинской практике.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ В течение долгого времени для хирургических ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ В течение долгого времени для хирургических применений использовались в основном лазеры на углекислом газе (длина волны 10, 6 мкм) и алюмо-иттриевом гранате, активированном неодимом (АИГ: Nd) с длиной волны 1, 06 мкм (такая же длина волны излучения в настоящее время реализована с помощью полупроводниковых и волоконных лазеров). Излучение 10, 6 мкм сильно поглощается в биотканях, энергия выделяется в тонком слое биоткани, при этом достигается хороший режущий эффект, но глубина поглощения недостаточна для хорошей коагуляции. Кроме того, для такого излучения не созданы эффективные волоконные световоды, а зеркально-линзовые устройства транспортировки излучения обеспечивают достаточные возможности для врача только при открытых операциях. При работе в полостях тела и эндоскопических операциях подобные системы доставки, если и могут быть использованы, усложняют работу хирурга. Существенно удобнее хирургу работать с тонкими и гибкими волоконными световодами, которые через инструментальный канал эндоскопа или с помощью специальных инструментов могут подводиться к объектам воздействия, лежащим вне прямой видимости. В частности, доступные и надежные в эксплуатации световоды с сердцевиной из плавленого кварца хорошо передают лазерное излучение в диапазоне 0, 4. . . 2, 5 мкм. Поэтому с точки зрения удобства работы большой интерес представляют лазеры, длина волны рабочего излучения которых лежит в районе 2 мкм. Такое излучение имеет близкие к СО 2 -лазерам характеристики поглощения в биотканях, при этом для его транспортировки можно использовать обычные кварцевые световоды.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ На рисунке представлены спектры коэффициентов поглощения ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ На рисунке представлены спектры коэффициентов поглощения лазерного излучения в воде и цельной крови, а также - эффективного (с учетом рассеяния) коэффициента ослабления излучения в крови. Спектры коэффициента поглощение лазерного излучения в воде и цельной ( hct=45%) оксигенированной крови, эффективный коэффициент ослабления в крови

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Спектры коэффициента поглощения , в воде ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Спектры коэффициента поглощения , в воде и цельной оксигенированной крови и эффективного коэффициента ослабления крови в диапазоне 0, 7 -1, 2 мкм. Длина волны λ, мкм На рисунке представлены зависимости поглощения в воде и цельной крови в диапазоне 0, 7. . . 1, 2 мкм, в который попадают длины волн излучения наиболее распространенных полупроводниковых лазерных скальпелей. Здесь же представлен спектр эффективного коэффициента ослабления излучения в крови. Стрелками обозначены наиболее часто используемые длины волн излучения - 0, 81; 0, 97 и 1, 06 мкм. Указанные зависимости могут быть качественно использованы при оценке глубины проникновения излучения в реальные биоткани и соотношения количеств энергии, поглощенных в воде и крови. В процессе лазерного воздействия меняется физическое состояние биоткани и характер поглощения. Так, при нагреве до температуры выше примерно 250°С из биотканей выгорает водород и происходит их обугливание, при котором резко возрастает поглощение.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Излучение СО 2 -лазеров с длиной ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Излучение СО 2 -лазеров с длиной волны 10, 6 мкм, первое, использованное в качестве скальпеля, поглощается на глубине около 50 мкм, нагрев происходит в тонком слое биоткани. Такое излучение обладает хорошими режущими свойствами, но слабыми коагулирующими. Излучение с длиной волны 1, 06 мкм (лазеры на АИГ: Nd, полупроводниковые лазеры и лазеры на Yb-активированном волокне) и близкое по характеру поглощения излучение с длиной волны 0, 81 мкм (полупроводниковые лазеры), в отличие от излучения 10, 6 мкм, глубоко проникает в биоткани, что хорошо для осуществления объемного прогрева и коагуляции. Вместе с тем, эти длины волн не являются оптимальными для достижения режущего эффекта: при работе на таких длинах волн, из-за распределения поглощаемой мощности в толще биоткани приходится увеличивать мощность излучения, при этом растет риск поражения органов, лежащих под объектом воздействия.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Учитывая невозможность для большинства лечебных учреждений ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Учитывая невозможность для большинства лечебных учреждений иметь набор лазерных аппаратов, иногда возникает необходимость использования глубоко проникающего излучения (0, 81 и 1, 06 мкм) для хирургических целей. В этом случае глубина воздействия может быть уменьшена при использовании контактных методов, при которых воздействие на биоткани осуществляется концом кварцевого световода или специальных наконечников. В этом случае в месте контакта при нагреве ткань обугливается, при этом резко возрастает поглощение, а, значит, уменьшается объем, в котором выделяется тепло и происходит быстрый разогрев конца световода и прилегающей к нему области до высоких температур (>10000 С). Соответственно появляется дополнительное к действию излучения тепловое воздействие на биоткани раскаленного конца световода и уменьшается доля излучения, глубоко проникающего в биоткани. Начальное обугливание легче получить, если с целью увеличения поглощения подкрасить подлежащий воздействию участок растворами перманганата калия или бриллиантового зеленого. Вместе с тем, используя глубоко проникающее излучение, врач всегда должен помнить о потенциальной опасности нежелательного (а порой и опасного) воздействия на подлежащие органы в начале воздействия.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Приходящееся на локальные максимумы поглощения воды ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Приходящееся на локальные максимумы поглощения воды и цельной крови излучение лазерных диодов с длиной волны 0, 97 мкм проникает в биоткани на глубину 0, 5 - 2 мм, благодаря чему хорошо сочетает режущие и оптимальным кровоостанавливающие при большинстве свойства, хирургических и оказывается вмешательств. Основным хромофором для этого излучения является гемоглобин, поэтому поглощение в крови примерно в 20 раз больше, чем поглощение в воде. Следует отметить, что в литературе, в том числе методической, зачастую не делается различие в характере воздействия на биоткани излучений с длинами волн 0, 81 и 1, 06 мкм с одной стороны и 0, 97 мкм с другой, что исходя из приведенных выше фактов, некорректно.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ На рисунке слева представлены спектры для ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ На рисунке слева представлены спектры для диапазона длин волн 0, 8 -1, 75 мкм. Спектры коэффициента поглощения в воде и цельной оксигенированной крови и эффективного коэффициента ослабления в крови в диапазоне 0, 81, 75 мкм. В этом диапазоне есть свой максимум поглощения излучения в воде и крови, приходящийся на длину волны 1, 44 мкм. Эта длина волны излучения может быть получена с помощью полупроводниковых или волоконных лазеров. Излучение с длиной волны около 1, 56 мкм, которое генерируют лазеры на Еr активированном волокне или полупроводниковые лазеры поглощается в воде на порядок сильнее, чем излучение с длиной волны 0, 97 мкм, при близком поглощении в крови. При этом лазерное излучение примерно одинаково поглощается в воде и неводных компонентах крови.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Лазеры на Тm - активированном волокне ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Лазеры на Тm - активированном волокне могут генерировать излучение в диапазоне длин волн 1, 9 -2, 1 мкм. Воздействие такого излучения на биоткани по характеру близко к воздействию излучения с длиной волны 10, 6 мкм, однако, в отличие от последнего, это излучение может передаваться по гибкому кварцевому волокну. Излучение с длиной волны 2, 09 мкм получают при использовании лазеров на АИГ: Но с ламповой накачкой. Уступая по эксплуатационным характеристикам (вес, эффективность, габариты и стоимость) такие лазеры позволяют получать короткие и мощные импульсы излучения, необходимые в некоторых применениях. Излучение красного диапазона (0, 63. . . 0, 67 мкм) глубоко проникает в биоткани и широко используется в фотодинамической терапии (ФДТ). Этот метод основан на свойстве ряда веществ, называемых фотосенсибилизаторами, накапливаться в патологических образованиях (в частности, злокачественных опухолях) и под действием резонансного излучения обеспечивать выделение синглетного кислорода, обладающего цитотоксическим действием. В результате происходит некроз опухолевой ткани. Аналогичным образом ФДТ действует и на очаги воспаления.

ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Различие характера воздействия лазерного излучения на ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ РАБОЧЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Различие характера воздействия лазерного излучения на биоткани в зависимости от длины волны излучения, привело к созданию аппаратов, обеспечивающих генерацию лазерного излучения с двумя рабочими длинами волн. Эти аппараты позволяют врачу менять характер воздействия в ходе операции (процедуры) или использовать одновременное воздействие излучений с разными длинами волн. Примером таких аппаратов может служить аппарат ЛСП- «ИРЭ-Полюс» , излучающий в одно рабочее волокно независимо регулируемые излучения с длинами волн 0, 97 мкм (оптимальное для хирургического воздействия) и 1, 56 мкм, хорошо обеспечивающее прогрев хрящевой ткани, необходимый для лазерной термопластики хрящей, при минимальном повреждении кровенаполненной слизистой оболочки. Заметим, что максимальное поглощение в воде, а значит, и в биотканях реализуется в районе длины волны 2, 9 мкм. Излучение с такой длиной волны проникает в биоткани на глубину порядка единиц микрон.

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ Воздействие лазерного излучения на биоткани при использовании лазерных ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ Воздействие лазерного излучения на биоткани при использовании лазерных методов хирургии и силовой терапии, как правило, определяется реакцией биоткани на тепло, выделяемое в результате поглощения лазерного излучения (исключение составляет ФДТ). Результат воздействия тепла на биоткани может быть представлен в виде таблицы: Температура воздействия, °С 37 -42, 5 -45 Реакция биоткани и результат воздействия Гиперемия ткани, необратимые изменения отсутствуют Гибель раковых клеток, в здоровых тканях необратимых изменений не происходит 45 -48 Разделение слоев ткани (отек) 48 -60 Сваривание ткани, денатурация белка >60 Коагуляция, некроз, обезвоживание Около 70 >100 >250 >300 При кратковременном воздействии – восстановимая потеря упругости хрящей Испарение внутритканевой воды Обугливание (выгорание водорода из углеводородов биоткани) Интенсивное горение и абляция (возгонка) биоткани При этом следует помнить, что для точного определения результатов воздействия необходимо учитывать длительность такого воздействия, а также состояние подвергающегося такому воздействию организма. Вообще говоря, процессы, происходящие при воздействии лазерного излучения на биоткани, весьма сложны и не до конца изучены. Отметим, что даже если лазерное излучение не осуществляет нагрева биотканей до сколь-нибудь заметных температур, оно может оказывать воздействие не только на облучаемый орган, но и на организм в целом. На этом явлении основано использование низкоинтенсивного лазерного излучения для медицинских целей. Основанные на этом методики называют лазерной биостимуляцией или низкоинтенсивной лазерной терапией (НИЛТ).

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ Нагрев до температуры 37 -42, 50 С не ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ Нагрев до температуры 37 -42, 50 С не вызывает необратимых изменений в человеческом организме, однако может быть использован в терапевтических целях. Нагрев до температуры примерно 42, 5 -45°С лежит в основе лечения злокачественных опухолей методом гипертермии. В этом диапазоне температур не происходит повреждения здоровой ткани, тогда как активно развивающиеся клетки в злокачественных опухолях и зонах воспаления погибают. Учитывая, что лазерное излучение может быть введено с помощью волоконного инструмента внутрь опухоли, указанный температурный диапазон необходимо выдерживать на границе опухоли со здоровой тканью, а внутри опухоли допустим значительный перегрев. Основанный на таком воздействии метод получил название лазерной (лазериндуцированной) интерстициальной термотерапии (ЛИТТ). Локальность воздействия при этом методе позволяет использовать его и для лечения доброкачественных опухолей, например миом матки. При более высокой температуре начинает развиваться отек ткани, а по достижении температуры 50 -60°С начинается денатурация белков. При этом процесс денатурации зависит от времени воздействия. При нагреве до такой температуры может осуществляться сварка биотканей.

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ При кратковременном нагреве до температуры около 70°С наблюдается ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОТКАНИ При кратковременном нагреве до температуры около 70°С наблюдается явление обратимой потери упругости хрящевой тканью. Это явление лежит в основе весьма эффективного вида силовой лазерной терапии - лазерной термопластики хрящей. Хрящевая ткань примерно на 70 -80% по массе состоит из молекул воды. Упрощенно хрящевую ткань можно представить как набор коллагеновых волокон с прикрепленными к ним протеогликановыми нитями, пространство между которыми плотно заполнено «связанной» водой , что и обеспечивает упругость хрящевой ткани. При температуре около 70°С вода переходит в «свободное» состояние. После отключения Начальная Под действием Кроме того, при данной температуре излучения форма излучения начинает происходить процесс плавления протеогликанов. Другими словами некоторые сегменты протеогликановых нитей отрываются и могут перемещаться по хрящевому матриксу. Внешне это проявляется в потере хрящом упругости, ему можно придать любую форму. Если вновь приданную форму зафиксировать, то по мере остывания протеогликановые нити перестают свободно перемещаться и прикрепляются к коллагеновым волокнам, вода возвращается в «связанное» состояние, заполняя пространство между нитями. Таким образом, к хрящевой ткани возвращается упругость, однако, уже при Рисунок. Иллюстрация механизма изменения формы хрящевой новой форме хряща, которая и ткани при воздействии лазерным излучением. сохраняется.

Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины • Излучение с длиной волны около Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины • Излучение с длиной волны около 1. 56 мкм (волоконный лазер на активированном ионами Er волокне) слабо поглощается в гемоглобине и меланине, но хорошо в воде. Поэтому оно может быть использовано для лазерной термополастики хрящей при коррекции формы носовой перегородки, когда необходимо нагреть хрящ при минимальном воздействии на кровосодержащие ткани. Носовой ход до (1) и после (2) процедуры коррекции 2 1 = 1. 56 мкм

Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины С помощью аппаратов с длиной волны Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины С помощью аппаратов с длиной волны 1. 56 мкм также получены результаты по регенерации хрящевой ткани межпозвонковых дисков. до операции грыжевое выпячивание спустя 3 месяца после ППЛД

Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины На предыдущем слайде представлены томограммы результатов Области применения лазерных аппаратов в различных областях медицины На предыдущем слайде представлены томограммы результатов лечения грыжи диска позвоночника методом пункционной поликанальной лазерной декомпрессии (ППЛД) с помощью лазерного излучения. При этой методике под рентгеновским контролем диск пунктируется проводником диаметром 0, 5 мм. После чего по проводнику вводится пункционная игла. Далее в иглу вводится световод и осуществляется воздействие лазерным и мощностью около 3 Вт в течение 1… 1, 5 мин. Особенностью указанного метода является формирование нескольких каналов в диске через один прокол за счет использования специально изогнутых игл. Малая травматичность метода обусловлена использованием тонкого световода (диаметр по кварцу - 0, 3 мм), по которому подается излучение.

МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ Характеристики лазерных скальпелей, разработанных «ИРЭ – МЕДИЦИНСКИЕ АППАРАТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ Характеристики лазерных скальпелей, разработанных «ИРЭ – Полюс» Лазерный скальпель в эндоскопическом отделении, ДГКБ № 20 им. Тимирязева, Москва Лазерный скальпель в ЛОР операционной, Морозовская ДГКБ, Москва

ЛАЗЕРНОЕ СКЛЕРОЗИРОВАНИЕ ПОДКОЖНОЙ ВЕНЫ ПРИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ ВЕН До лечения λ=0, 97 мкм Через ЛАЗЕРНОЕ СКЛЕРОЗИРОВАНИЕ ПОДКОЖНОЙ ВЕНЫ ПРИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ ВЕН До лечения λ=0, 97 мкм Через 7 месяцев

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Варикозная болезнь вен нижних конечностей (ВБ) ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Варикозная болезнь вен нижних конечностей (ВБ) – одно из наиболее часто встречающихся заболеваний периферических сосудов. Страдают этим заболеванием примерно 30% женщин и 15% мужчин. При этом заболевании пациент ощущает тяжесть в ногах, повышенную утомляемость, боль, судороги, парестезии. Помимо этого, варикозно расширенные вены имеют неудовлетворительный внешний вид. Заболевание связано с неправильным функционированием клапанного аппарата вен. При прокачке крови по организму клапанный аппарат должен препятствовать ее обратному току, т. е. от сердца. Провисание или недостаточно плотное перекрытие створок клапанов наоборот приводит к наличию обратного тока по вене. При большом кровенаполнении диаметр сосуда продолжает увеличиваться, что способствует еще меньшему перекрытию створок клапанов. Таким образом, в сосудах возникают застойные явления, ухудшается питание окружающих тканей, приводящее к нарушению трофики и при худшем исходе к образованию гангрены и ампутации конечности. Как правило, ВБ подвержены подкожные вены и неглубоко залегающие вены. В случае же глубокого расположения вены, мышечный аппарат оказывает достаточное для предотвращения развития застойных явлений давление.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. К сожалению, не существует методики лечения ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. К сожалению, не существует методики лечения клапанного аппарата вен. Поэтому единственный способ лечения пораженной вены – это ее исключение из кровотока. Самым очевидным, а потому исторически первым и наиболее распространенным подходом стало хирургическое вмешательство, когда поврежденный участок вены удаляется, оставшейся а края сети зашиваются сосудов (флебэктомия). организму хватит Считается, для что обеспечения кровотока, так как общеизвестно, что организм использует сосудистую систему лишь на 30%. Процедура флебэктомии очень болезненна, поскольку при удалении вены повреждаются ее боковые притоки и окружающие мягкие ткани, в том числе и многочисленные нервные окончания. Период реабилитации после подобной операции колеблется от 30 до 45 дней в связи с продолжительностью восстановления тканей и сопровождается болевыми ощущениями.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Стремление уйти от болезненных хирургических вмешательств ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Стремление уйти от болезненных хирургических вмешательств на более поздних стадиях ВБ породило принципиально новые подходы к лечению. Радиочастотная облитерация (РЧО) стала одним из них. Метод строится на термическом повреждении стенки сосуда под воздействием радиочастотного излучения, вызывая денатурацию белка, утолщение венозной стенки и резкое сужение ее просвета из-за сокращения под действием тепла содержащихся в стенке вены волокон коллагена. Объективно, следствием применения этого метода явилась тромботическая окклюзия вены, стенка которой подвергается фиброзу. Комбинация этих факторов обеспечивает надежную окклюзию за счет фиброзной трансформации вены. Процедура доведена до амбулаторного применения. К недостаткам относятся большая дороговизна, появление в 10% наблюдений повреждений подкожных сосудов, различных тромбофлебитов и ожогов кожи при неглубоком расположении ствола вены.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Следующим предложением стало использование лазерного излучения ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Следующим предложением стало использование лазерного излучения для лечения варикозно расширенных вен (ЭВЛК). При этой технологии в вену вводится рабочий световод, затем осуществляется тумесцентная (от латинского «tumescence» - раздуваться, разбухать) анестезия, то есть в окружающие вену ткани вводится раствор анестетика, осуществляющий три функции: § качественную местную анестезию; § сдавливание вены, вызывающее уменьшение ее диаметра; § теплоизоляцию окружающих тканей при нагреве вены. После этого включается лазерное излучение, и световод медленно вытягивается из вены, осуществляя тепловое воздействие на нее. При этом происходит сокращение содержащихся в стенке вены волокон коллагена, уменьшающее ее диаметр, и происходит тепловое поражение стенки, запускающее процесс трансформации вены. Мощность излучения подбирается исходя из диаметра сосуда, который определяется с помощью УЗИ. Поскольку по мере движения по вене ее диаметр может изменяться, то в процессе выполнения процедуры должна постоянно регулироваться мощность излучения или скорость извлечения световода. Направление вывода световода (по току или против тока крови) не оказывает влияния на результат операции. Это определяется удобством подхода к конкретному участку вены, нуждающемуся в лечении и созданием условий, исключающих отрыв тромба.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. По завершению процедуры на оперируемую конечность ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. По завершению процедуры на оперируемую конечность надевается компрессионный трикотаж. Т. о. оказывается дополнительное механическое сдавливающее воздействие на область окклюзированной вены. Через некоторое время после окончания процедуры ЭВЛК раствор анестетика рассасывается естественным образом. Через 2 -5 суток снимается компрессионная повязка. Операция может проводиться амбулаторно, при этом стоимость операции гораздо ниже, чем при РЧО. Первоначально считалось, что для ЭВЛК целесообразно использовать хорошо поглощаемое в гемоглобине излучение с длиной волны в диапазоне 0, 81 -1, 06 мкм. Однако, при использовании такого излучения для лечения вен большого (больше 8 -10 мм) диаметра, что требовало увеличения мощности воздействующего излучения, наблюдались осложнения - ожоги кожи и гематомы, вызванные перфорацией стенок вены.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Проблемы с побочными явлениями при использовании ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Проблемы с побочными явлениями при использовании диапазона 0, 811, 06 пробудили интерес к излучению лазеров с длиной волны 1, 32 мкм и выше, излучение которых лучше поглощается водой, содержащейся в крови, венозной стенке, «рубашке» анестетика и экстравазальных тканях. Такое излучение принято называть «водопоглощаемым» . Излучение лазеров с длинами волн 0, 81; 0, 94 -0, 98; 1, 06 мкм при этом классифицировалось как «гемоглобинпоглощаемое» . При проведении процедуры ЭВЛК с использованием излучения с длиной волны 1, 32 мкм отмечались сходные (с использованием гемоглобинпоглощаемого излучения) результаты по перекрытию просвета вены при уменьшенной практически вдвое энергии воздействия, при этом наблюдалось резкое уменьшение болевых ощущений, меньшее количество перфораций вен, приводящих к эхимозам и гематомам.

ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Экспериментальные результаты применения для ЭВЛК полупроводниковых ЭНДОВЕНОЗНОНАЯ ЛАЗЕРНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ (ЭВЛК) В ЛЕЧЕНИИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ. Экспериментальные результаты применения для ЭВЛК полупроводниковых лазеров с длиной волны излучения 1, 47 и 1, 5 мкм показали большую применением эффективность лечения гемоглобин-поглощаемого по излучения, сравнению с уменьшение болевых ощущений и достижение более высокого уровня окклюзии. При проведении гистопатологических исследований показано отсутствие карбонизации тканей и более равномерное повреждение стенки сосуда, чем для вен, которые подвергались воздействию излучения полупроводникового лазера с длиной волны 0, 98 мкм. Помимо этого, показано меньшее повреждение окружающих вену тканей. Близкие результаты получены при использовании для ЭВЛК аппарата ЛСП- «ИРЭ-Полюс» с длиной волны излучения 1, 56 мкм.

ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Удаление морщин Омоложение кожи ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Удаление морщин Омоложение кожи

ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Принцип фототермолиза, фракционного предложенный американской компанией ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Принцип фототермолиза, фракционного предложенный американской компанией Technologies в заключается в 2003 Reliant году, дозированном воздействии лазерного излучения на микроучастки кожи, расположенные близко друг к другу. Другими словами, объемный дозированный нагрев в данном случае заменяется на фракционный.

ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Фракционный принцип воздействия лазерного излучения на ОМОЛОЖЕНИЕ КОЖИ МЕТОДОМ ФРАКЦИОННОГО ФОТОТЕРМОЛИЗА λ=1, 56 МКМ Фракционный принцип воздействия лазерного излучения на кожу заключается в следующем: • достаточно тонкий сфокусированный луч лазера формирует в коже микрозону повреждения, окруженную неповрежденной тканью; • клетки, находящиеся вокруг микрозоны повреждения, активизируются и начинают восстанавливать поврежденный участок; • важны как глубина, так и диаметр микрозоны, поскольку от глубины зависит в ряде случаев эффективность лечения, а от диаметра безопасность. В зависимости от длины волны лазера и от используемой энергии микрозона повреждения может представлять из себя столбик коагулированной ткани, зону абляции (выпаривания) ткани и зону абляции, окруженную коагулированной тканью. Все зависит от способности лазера нагревать воду, поскольку в этом случае основным хромоформом является вода. Если используется СО 2 -лазер – образуется «колодец» абляции, а дно этого колодца состоит из коагулированной ткани. В случае использования лазера, работающего на длине волны 1530 нм (эрбиевый на стекле или эрбиевый волоконный) происходит только коагуляция без абляции.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ • Быстрое восстановление: при создании микротермальных лечебных зон (МЛЗ) диаметром ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ • Быстрое восстановление: при создании микротермальных лечебных зон (МЛЗ) диаметром 200 мкм базальный слой эпидермиса полностью восстанавливается за 24 часа, тогда как при классической лазерной шлифовке этот процесс занимает 2 -4 недели. • Большая глубина воздействия: возможность коагулировать кожу на глубину от 380 до 1350 мкм – в случае, если диаметр микрозоны повреждений не превышает 500 микрон это не приводит к образованию рубца, что подтверждено в результате диагностических исследований. Большая глубина воздействия позволяет проводить эффективное лечение выраженных морщин и рубцов. • В среднем, фракционный фототермолиз обновляет за одну процедуру порядка 25% клеток, соответственно, для полного омоложения и удаления любых дефектов кожи требуется от трех до шести сеансов. • Удобство для пациента: процедура фракционного фототермолиза требует только поверхностной анестезии и длится от 10 до 40 минут. После процедуры кожа не нуждается в специальном медицинском уходе. Пациент может самостоятельно ехать домой или на работу. В день проведения процедуры можно умыться, бриться, наносить косметику.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!