Типы медицинских лазеров

Классификация и физические принципы действия медицинских лазеров

Медицинские лазеры классифицируются по нескольким критериям: по активной среде (твердотельные, газовые, жидкостные, полупроводниковые), по длине волны, по режиму работы (непрерывный или импульсный), по способу передачи излучения в ткани, а также по характеру взаимодействия с биологическими структурами.

Твердотельные лазеры

Активная среда: кристаллы или стекла, легированные ионами редкоземельных элементов (чаще всего ионами неодима, хрома, эрбия).

Примеры:

  • Неодим-иттриевый алюминиевый гранат (Nd:YAG) Длина волны: 1064 нм (инфракрасный диапазон). Особенности: хорошее проникновение в ткани, коагулирующее и абляционное действие, возможность использования в контактной и дистанционной хирургии. Области применения: онкология, урология, ЛОР-хирургия, сосудистая хирургия.

  • Эрбиевый YAG-лазер (Er:YAG) Длина волны: 2940 нм. Характеризуется высоким поглощением в воде, эффективен для точного испарения поверхностных тканей. Области применения: стоматология, дерматология, косметология.

Газовые лазеры

Активная среда: инертные газы, газовые смеси или пары веществ в газообразной фазе.

Примеры:

  • Углекислотный лазер (CO₂) Длина волны: 10.6 мкм. Интенсивно поглощается водой, обеспечивает эффективное испарение и коагуляцию мягких тканей. Области применения: общая хирургия, гинекология, дерматология, офтальмология. Преимущества: бесконтактное рассечение, минимальное кровотечение.

  • Аргоновый лазер Длины волн: 488 и 514 нм (синий и зелёный свет). Обладает высоким поглощением в меланине и гемоглобине, подходит для лечения сосудистых патологий. Области применения: офтальмология (лечение диабетической ретинопатии), дерматология, лечение сосудистых мальформаций.

Диодные лазеры

Полупроводниковые источники на основе арсенида галлия и его производных.

Длины волн: от 630 до 980 нм (в зависимости от конструкции).

Особенности:

  • Высокая компактность, энергоэффективность и долговечность.
  • Гибкость использования благодаря волоконной доставке энергии.
  • Возможность точечного воздействия с глубокой пенетрацией в ткани.

Применения:

  • Хирургия мягких тканей (в том числе стоматология и ЛОР-практика).
  • Фотодинамическая терапия.
  • Эстетическая медицина (удаление волос, сосудов, пигментных пятен).

Жидкостные (красители) лазеры

Активная среда: органические красители, растворённые в жидкостях (обычно в спирте или воде).

Особенности:

  • Широкий диапазон перестройки длины волны (400–800 нм).
  • Импульсный режим работы.
  • Высокая селективность воздействия.

Применения:

  • Дерматология (лечение гемангиом, телеангиоэктазий).
  • Онкология (селективная фототермолиз, фотодинамическая терапия).
  • Офтальмология.

Эксимерные лазеры

Активная среда: смеси благородных газов с галогенами (например, аргон-фтор — ArF, криптон-фтор — KrF).

Длины волн: от 157 до 351 нм (ультрафиолетовый диапазон).

Особенности:

  • Высокая точность удаления микрослоёв ткани (фотоабляция).
  • Отсутствие теплового повреждения окружающих структур.
  • Работа в импульсном режиме.

Применения:

  • Рефракционная офтальмология (лазерная коррекция зрения – LASIK, PRK).
  • Микрохирургия роговицы.
  • Косметология.

Лазеры на свободных электронах

Редкий тип лазеров, использующих ускоренные электроны в магнитных полях.

Преимущества:

  • Широкий спектр рабочих длин волн.
  • Перестраиваемость в реальном времени.
  • Высокая мощность импульсов.

Ограничения:

  • Крупные размеры установки.
  • Высокая стоимость.
  • Ограниченное применение в клинической практике — преимущественно научные исследования.

Взаимодействие лазерного излучения с тканями

Физические механизмы взаимодействия лазера с биотканью зависят от:

  • Длины волны — определяет глубину проникновения и мишени воздействия (вода, меланин, гемоглобин).
  • Плотности энергии (флюенса) — влияет на характер эффекта: фотохимический, фототермический, фотоакустический, фотомеханический.
  • Режима генерации — непрерывный, импульсный или сверхкороткий (фемтосекундные импульсы).

Основные эффекты:

  • Фототермолиз — разрушение ткани под действием тепла (коагуляция, вапоризация).
  • Фотоабляция — испарение ткани без значительного теплового повреждения.
  • Фотохимическое воздействие — активизация фотосенсибилизаторов (например, в фотодинамической терапии).
  • Фотомеханическое разрушение — под действием мощных импульсов (например, литотрипсия).

Критерии выбора лазера в медицине

Выбор типа лазера зависит от клинической задачи, анатомической области и типа ткани. Основные критерии:

  • Спектральное соответствие хромофорам ткани.
  • Контроль глубины воздействия.
  • Минимизация термического повреждения.
  • Доступность и экономическая эффективность.
  • Совместимость с волоконной доставкой.

Безопасность и защита при работе с лазерами

Использование лазеров требует соблюдения строгих стандартов безопасности:

  • Защита органов зрения от прямого и рассеянного излучения (использование специализированных очков).
  • Экранирование рабочих зон.
  • Обеспечение вентиляции при лазерной абляции (удаление дыма и аэрозолей).
  • Контроль параметров мощности и длительности импульсов.
  • Обучение персонала и соблюдение протоколов эксплуатации.

Роль лазеров в современной медицине

Лазерные технологии кардинально изменили подходы к лечению многих заболеваний, обеспечивая:

  • Минимально инвазивные вмешательства,
  • Быструю реабилитацию,
  • Высокую селективность и точность,
  • Снижение осложнений.

Современная медицинская физика рассматривает лазеры не только как инструмент лечения, но и как средство диагностики, фотобиомодуляции, клеточного анализа и терапевтической селективности.

Оглавление