CC BY
44
Tarhov Nikolay Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, t-niarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Volodin Anton Pavlovich, student, volodinka8 796@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 615.47
ЛАЗЕРНЫЙ ДВУХВОЛНОВОЙ ХИРУРГИЧЕСКИЙ АППАРАТ
Н.С. Тархов, Е.А. Давыдова
Предложен вариант лазерного медицинского двухволнового аппарата.
Ключевые слова: лазерное излучение, хирургический аппарат, диодные лазеры, рассечение биотканей, коагуляция.
Использование мощных лазерных диодов при создании лазерных хирургических и терапевтических аппаратов позволило обеспечить существенные преимущества по сравнению с традиционными твердотельными лазерными излучателями. В настоящее время выпускается широкий спектр лазерных хирургических аппаратов на основе мощных лазерных диодов с непрерывным и импульсным режимами излучения с модуляцией и без модуляции [1,2]. В этих аппаратах для лечения различных заболеваний используется, как правило, только одна фиксированная длина волны. В то же время хорошо известно, что оптические свойства биотканей в ближней ИК-области существенно отличаются для различных длин волн. Поэтому аппараты с фиксированной длиной волны имеют ограниченную область применения, оптимальную для конкретной длины волны. В связи с этим возникает задача объединить в одном аппарате преимущества излучения той или иной длины волны при воздействии на биоткань.
Создание такого прибора позволит за счёт комплексирования излучения различных длин волн подбирать оптимальные режимы излучения (длины волн, соотношение мощностей излучения различных длин волн, времени воздействия каждого лазерного пучка), обеспечивающие или режущие свойства аппарата на оперируемой биоткани или коагулирующие свойства или максимальное сочетание режуще-коагулирующих свойств.
В связи с появлением в последнее время новых лазерных диодов, позволяющих работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах излучения, представляет интерес разработка нового медицинского аппарата, в котором бы не только комплексировалось излучение нескольких длин волн, но и обеспечивалось два режима излучения этих лазерных диодов: непрерывный и импульсный. Это позволит улучшить эффект лечения за счет использования одного и того же лазерного аппарата при хирургиче-
233
ских воздействиях. Комплексное лечение в комбинированной форме, которое представляет собой последовательное (разновременное) воздействие разных режимов хирургического метода, а также совместное воздействие с постоянным магнитным полем является по мнению многих ученых перспективным направлением повышения эффективности лазерной медицины [3,4].
Лазерный двухволновой медицинский аппарат на диодных лазерах с суммированием мощных (до 10...15 Вт) двух каналов с различными длинами волн из ряда 0,81; 0,98 и 1,06 мкм, работающий как в сфокусированном луче, так и через гибкий световод диаметром 600 мкм, является развитием модели лазерного хирургического аппарата на диодных лазерах с длиной волны излучения 1,06 мкм и выходной мощностью излучения 10 Вт «Лазермед-10-01» с получением следующих качественно новых свойств:
- возможность воздействия на биоткань комплексированным лазерным излучением с различными длинами волн (0,81; 0,98 и 1,06 мкм) с регулируемой энергией излучения каждой спектральной составляющей суммарного пучка;
- возможность оптимального подбора параметров комплексирован-ного лазерного пучка (выбор длин волн, соотношение мощностей излучения, подбор временных параметров) при использовании в различных областях лазерной хирургии.
Гибкий волоконный инструмент позволяет подводить излучение непосредственно к зоне воздействия, уменьшить травматичность операций, обеспечивает сочетанность с эндоскопической техникой.
За счет получения новых качеств существенно расширяются функциональные возможности нового аппарата для применения его в различных областях медицины: амбулаторная хирургия, дерматология, косметология, оториноларингология, онкология, флебология и пр.
Излучение с длиной волны 1,06 мкм, глубоко проникающее в биоткани, эффективно для лечения онкологических и неонкологических заболеваний методом интерстициальной лазерной термотерапии. Также используется при низкоинтенсивном лазерном излучении (НИЛИ). Красный лазер с длиной волны 0,67 мкм обеспечивает работу с большинством фотосенсибилизаторов, разрешённых к применению. Зеленый лазер с длиной волны 0,56 мкм применяется для НИЛИ, а также обеспечивает обеззараживание на кожном покрове с неглубоким поглощением. Зеленый свет (при использовании также в качестве прицельного лазера) хорошо виден на фоне кровонасыщенной биоткини, не поглощается очками, защищающими глаза от лазерного излучения. Хирургический лазер с длиной волны 0,97 мкм обеспечивает глубину проникновения излучения в биоткани на 12 мм, при этом позволяет уменьшить операционные и послеоперационные боли, потери крови, что дает возможность хирургу работать на сухом опе-
рационном поле. Малая зона повреждения в месте воздействия и биости-мулирующие свойства лазерного излучения позволяют ускорить излечение. Хирургический лазер с длиной волны 1,56 мкм обеспечивает наилучшую работу по слизистым и костным тканям. Конструкция излучателя двухволнового аппарата состоит из лазерных модулей (Х1=810 нм и Х2=980 нм), пилотного лазера, коллимирующих объективов, базовых призм, выходной узел с фокусирующей линзой для подключения волоконного световода.
Преломляющие призмы в лазерном блоке крепятся к алюминиевой плите с помощью оптического клея в соответствии с конструктивными параметрами призм и в соответствии с оптической схемой суммирования. Контроль правильности установки призм обеспечивается по красному лучу диодного лазера Ь 63,3 на стенде в соответствии с инструкцией по сборке призменного блока.
В связи с тем, что излучение лазерных диодов не видимо глазом, для удобства работы врачей его необходимо совместить с видимым излучением пилотного лазера. В аппарате предлагается использовать пилотный лазер с длиной волны излучения Х=630 нм и выходной мощностью 3 мВт.
В оптической системе суммирование излучений различных длин волн осуществляется с помощью призм и базовых коллимирующих объективов. Электронный блок позволяет обеспечить импульсный или непрерывный режимы работы.
В заключение следует отметить, что использование методов лазерной хирургии позволяет проводить рассечение тканей с очень высокой точностью, вапоризацию в минимально-достаточных объёмах с одновременной коагуляцией сосудов. Постоянно выпускаются новые модели лазерной аппаратуры, расширяются их функциональные возможности и показания для применения. Однако, учитывая соизмеримую выходную мощность при работе в импульсном режиме хирургических и терапевтических аппаратов, а также то, что в основном они имеют стационарный вариант исполнения, актуальной является задача разработки универсальных портативных хирургическо-терапевтических устройств, применяемых, в частности, в медицине катастроф.
Список литературы
1. Лазерная медицинская техника для терапии и хирургии: каталог. М.: ЗАО «НПО Космического приборостроения», 2010. 88 с.
2. Аппаратура для низкоинтенсивной лазерной терапии: современное состояние и тенденции развития / В.Ю. Плавский, [и др.] // Оптический журнал. 2007. Т. 74. №4. С. 27 - 41.
3. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П. Биотехнические системы медицинского назначения: учебник. Старый Оскол: ТНТ, 2013. 688 с.
4. Медицинские приборы: разработка и применение. М.: Медицинская книга, 2004. 720 с.
Тархов Николай Сергеевич, канд. техн. наук, доц., t-ni@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Давыдова Елена Алексеевна, студентка, dawilena@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
LASER TWO-WA VE SURGICAL DEVICES N.S. Tarhov, E.A. Davidova
The two-wave version of laser medical device is proposed.
Key words: laser radiation , surgical device, diode lasers , the dissection of tissues , coagulation.
Tarhov Nikolay Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, t-ni@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Davidova Elena Alekseevna, student, dawilena@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.378
СПОСОБ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ
В. А. Смирнов, О.В. Шуваева
Рассмотрен способ расчета показателя преломления для анизотропных кристаллов при произвольной ориентации оптических осей кристалла. Получено аналитическое выражение для инженерного расчета показателя преломления анизотропного кристалла в общем случае двухосного кристалла.
Ключевые слова: анизотропный оптический кристалл, показатель преломления, инженерный расчет.
Электрически активные кристаллы, такие, как КБР, ЫКЬОз и.т.п., являются перспективным материалом для построения устройств управления оптическим лучом. При приложении к таким кристаллам электрического напряжения они являются оптически двухосными, и расчет прохождения оптического луча через такие кристаллы весьма сложен. В классических учебниках по оптике [1], [2], [3], [6] для расчета преломления луча в анизотропных средах рассматривается графоаналитический метод на осно-
236
