Но и этим дело не ограничивается: расширился выбор длин волн лазерного излучения. Поскольку длина волны лазерного излучения определяет глубину его проникновения в различные биоткани и тем самым решающим образом влияет на характер и результаты воздействия, врачи получили возможность большого выбора характера воздействия на биоткани. К сожалению, недостаток информации о современной лазерной аппаратуре и созданных на ее основе технологиях мешает внедрению в массовое здравоохранение. Попыткой восполнить этот пробел, и является настоящая публикация.

2. Выбор длины волны рабочего излучения для различных применений.

Рассмотрим, какие длины волн наиболее широко используются в настоящее время в медицинской практике.

В течение долгого времени для хирургических применений использовались в основном лазеры на угле кислом газе (длина волны 10,6 мкм ) и алюмо-иттриевом гранате, активированном неодимом, (АИГ:Nd) с длиной волны 1,06мкм (такая же длина волны излучения может быть реализована с помощью полупроводниковых и волоконных лазеров).

Рис.2. Зависимость поглощения излучения в воде и цельной крови в диапазоне 0,7… 4мкм.

1 — полупроводниковые лазеры с длиной волны 0,81 мкм;
2 — полупроводниковые лазеры с длиной волны 0,94-0,98 мкм;
3 — полупроводниковые лазеры и лазеры на Yb - активированном волокне с длиной волны 1,04-1,08 мкм;
4 — лазеры на Yb – активированном волокне с длиной волны 1,56 мкм;
5 — лазеры на Tm – активированном волокне с длиной волны 1,9-2.1 мкм;
6 — уровень поглощения для излучения СО - лазеров с длиной волны 10,6 мкм.

На рис. 2 представлена зависимость поглощения лазерного излучения в воде и цельной крови (основных компонентах биотканей) в зависимости от его длины волны. 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 эндоскопиических 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 мкм.

Рис. 3. Зависимость поглощения излучения в воде и цельной крови в диапазоне 0,7… 1,1 мкм

На рис. 3 представлены зависимости поглощения в воде и цельной крови в диапазоне 0,6…1,1 мкм, в который попадают длины волн излучения наиболее распространенных полупроводниковых лазерных скальпелей. Указанные зависимости могут быть качественно использованы при оценке глубины проникновения излучения в реальные биоткани. Следует отметить, что помимо поглощения на глубину проникновения излучения сильное влияние оказывает коэффициент рассеяния, величина которого в цельной крови превышает коэффициент поглощения и в указанном диапазоне составляет около 0,65 мм –1 . Благодаря рассеянию излучение в биоткани распространяется не только вдоль первоначального направления, но и в стороны. Кроме того, следует учитывать, что в процессе лазерного воздействия меняется физическое состояние биоткани и характер поглощения. Так, при нагреве до температуры выше примерно 150 ° С выгорает водород и происходит обугливания биоткани, при котором резко возрастает поглощение.

Излучение с длиной волны 1,06 мкм и близкое по характеру поглощения излучение с длиной волны 0,81 мкм , может передаваться по кварцевым световодам практически без потерь, оно проникает глубоко 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 этих длинах волн, из-за распределения поглощаемой мощности в толще биоткани приходится увеличивать мощность излучения, при этом растет риск поражения при операции подлежащих органов.

Впрочем, учитывая невозможность для большинства лечебных учреждений иметь набор лазерных аппаратов, такое использование глубоко проникающего излучения (0,81 и 1,06 мкм) может быть оправдано. Дело в том, что глубина воздействия может быть уменьшена при использовании контактных методов, основанных на контактном воздействии на биоткани концом кварцевого световода. В этом случае в месте контакта образуются сильно поглощающие (обугленные) частицы, поглощаемое ими лазерное излучение нагревает дистальный конец кварцевого световода, который осуществляет дополнительное к световому тепловое воздействие на биоткани. Вместе с тем, врач в этом случае всегда должен помнить о потенциальной опасности нежелательного (а порой и опасного) воздействия на подлежащие органы. Приходящееся на локальные максимумы поглощения воды и цельной крови (рис.3) излучение лазерных диодов с длиной волны 0,97 мкм проникает в биоткани на глубину 1-2мм, благодаря чему хорошо сочетает режущие и кровоостанавливающие свойства и оказывается наиболее оптимальным при большинстве хирургических вмешательств

Следует отметить, что в литературе, в том числе методической [1,2] зачастую не делается различие в характере воздействия на биоткани излучений с длинами волн 0,81 и 1,06 с одной стороны и 0,97 с другой, что исходя из приведенных выше экспериментальных фактов, автор считает неправильным.

Излучение с длиной волны около 1,56 мкм (лазер на Er(эрбий) - активированном волокне или полупроводниковые лазеры) поглощается в воде на порядок сильнее, чем излучение с длиной волны 0,97 мкм, при примерно одинаковом поглощении в крови, что оказывается важным для ряда применений.

Лазеры на Tm (туллий) – активированном волокне могут генерировать излучение в диапазоне 1,9-2,1 мкм. Воздействие такого излучения на биоткани по характеру близко к воздействию излучения с длиной волны 10,6мкм , однако, в отличие от последнего, это излучение может передаваться по гибкому кварцевому волокну.

Излучение красного диапазона (0,63…0,67 мкм) широко используется в фотодинамической терапии (ФДТ) . Используя полупроводниковую накачку лазеров на АИГ:Nd и преобразуя излучение с длиной волны 1,06 мкм методами нелинейной оптики во вторую гармонику, можно получить излучение зеленого диапазона (0,53 мкм). Такое излучение находит широкое применение в офтальмологии и дерматологии, является наиболее эффективным, когда необходимо воздействовать на кровь. Следует отметить, что зеленое излучение представляет определенные неудобство для работы врача, поскольку приходится на максимум чувствительности глаз, и довольно трудно совместить хорошее восприятие операционного поля с надежной защитой глаз.

И, наконец, используя четвертую гармонику, можно получить ультра фиолетовое излучение с длиной волны 0,26 мкм . Последнее оказывается весьма эффективным средством для лечения все более распространяющихся форм туберкулеза, стойких к медикаментозному лечению.

Вышеупомянутые длины волн не исчерпывают возможности современных лазерных аппаратов. Так разрешенное МЗРФ для клинических применений семейство аппаратов «ЛАХТА-МИЛОН» позволяет реализовать 15(!) длин волн рабочего излучения в диапазоне 0,63- 1,75 мкм . Часть из этих длин волн еще не освоена врачами.

Повторюсь, что все эти длины волн излучения реализуются с помощью портативных, надежных лазерных аппаратов. 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 сочетанное воздействие излучений с разными длинами волн.

Примером таких аппаратов могут служить «ЛАХТА-МИЛОН» , обеспечивающая генерацию излучений с длинами волн 0,63-0,67 мкм (активирующего фотосенсибилизатор при ФДТ) и 0,81 мкм, используемого для объемного нагрева при лазерной интестициальной термотераии (ЛИТТ). Использование этого прибора позволяет осуществлять сочетание двух эффективных методов лечения онкологических заболеваний. Другой пример — двухволновой аппарат  с длинами волн 0,97 мкм (оптимальное для хирургического воздействия) и 1,56 мкм хорошо обеспечивающий прогрев хрящевой ткани, необходимый для лазерной термопластики хрящей, при минимальном повреждении кровенаполненной слизистой.

3. Примеры наиболее эффективного использования современных лазерных аппаратов. 

Рассмотрим примеры наиболее эффективного использования описанной аппаратуры (более полное представление о современном состоянии использования описываемых аппаратов можно составить по материалам конференций, например, [3] и [4]).

Так получилось, что наиболее быстро новые аппараты получили признание в оториноларингологии (см. напр. [5]). Причем наряду с хирургическим воздействием, лазерные аппараты оказались весьма эффективными для такого вида силовой лазерной терапии, как лазерная термопластика хрящей [6]. В основе этой методики лежит способность хрящевой ткани обратимо менять свою упругость при нагреве до температуры около 70 ° С. Этот метод может быть использован для коррекции формы носовой перегородки, крыльев носа и ушных раковин. При осуществлении процедуры с помощью лазерного излучения через слизистую осуществляют нагрев хряща перегородки с фиксацией желаемой формы до остывания после прекращения действия лазерного излучения. При этом хрящ перегородки восстанавливает свою упругость, и перегородка принимает новую форму.

На рис.4 приведены фотографии носового хода до и после лазерной коррекции формы носовой перегородки, выполненной в ЛОР-клинике ММА им. Сеченова (Ю.М.Овчинников с сотр.). Процедура практически безболезненна, может проводиться в амбулаторных условиях и заменяет традиционную малоприятную и болезненную операцию, требующую последующей госпитализации. Более того, щадящее воздействие позволяет сохранить центры роста в хряще, что позволяет выполнять указанную процеду