如何激光去除组织

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激光使用高度集中或准直光束束现在在许多手术应用程序中使用剪切和凝结各种类型的组织。本文提出了一个非常简短的概述如何实现这一目标。

跟温度有关的激光效果

激光在几个方面增加细胞的温度,导致蛋白质凝固。这发生在许多方面。

最早的改变始于高热或加热组织40 - 50°C,减免一些分子键改变膜的特点,改变酶活性。此时这些影响可能会逆转。

当温度超出60°C蛋白发生变性,包括胶原蛋白,使组织凝固。在supratolerable持续时间,这将导致细胞坏死和组织变得苍白。

在更高的温度下超过80°C,化学不平衡发生的细胞成为hyperpermeable和许多细胞介质泄漏。

水的沸点100°C,组织蒸发形成的水热力机械效应,在组织仍在同一温度由于吸收潜热的水。内气泡的形式组织,扩大,破坏它的机械和热。

水完全蒸发后,大约在150°C以上,组织变得碳化,导致字符形成涂黑的皮肤细胞周围组织和吸烟。

超过300°C,组织可能融化。

激光影响组织

激光光束入射在组织可能发生反射或折射,散射、吸收或传输,这取决于组织的光学特性和激光特征。吸收是最重要的对组织的影响,如光能量部分或振动能量转化为热量。光的强度成比例减少原子和分子等因素安排,激光波长、组织厚度和温度。比尔-朗伯定律之间的关系表达组织的厚度和浓度与吸收的激光能量。

激光烧蚀主要取决于它穿透组织,多远,吸收系数成反比。水分子的红外区光谱负责大部分的吸收,但在可见光和紫外线有关蛋白质和颜料主要区域。吸收进而导致光化学和光热光谱分析对组织的影响,单独或组合。

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机制

光照的影响

这是最常用的组织机制,取决于加热,导致凝结、蒸发或切割。光子的吸收组织引起生物效应增加分子运动在转动,振动和过渡模式,基本上摇生物分子(蛋白质、核酸、膜和膜结构),直到他们放松和失去功能结构,成为变性约为40 - 100°C。最大的运动发生在入射激光的光子频率接近这些动力学模式的特征频率,称为共振吸收。这使组织升温,热扩散到周围组织中也根据其热系数,辐照之间的温差和周围组织,和组织特征。加热会导致任何热的影响。为了避免外围伤害,持续时间和峰值温度必须仔细调整来实现。热弛豫时间是一个重要的标准。只有超过这个时间有可能相邻组织受到损害。

光化学效应

这组将直接影响电子债券激发激光的吸收能量。大多数这些分子和能量对应的紫外线辐射。类似激光的波长,组织组件是兴奋导致分子键断裂。温度基本不变。相反,组织效应是由于生化与电磁场的相互作用或分子键断裂由高能光子(光解作用)发生在长低功率激光照射。

光动力疗法(PDT)

这是一种光化学反应中介绍了色球层之外,吸收低能量激光和敏化。他们将这种能量下游转移到另一个分子。这可能成为一个有毒分子如氧自由基,可以摧毁组织的DNA并导致细胞死亡。PDT是用来摧毁一些肿瘤类型。另一个机制是激活某些细胞组件然后产生特定的反应,甚至破坏整个细胞的新陈代谢。

光切除治疗

首先提出Srinivasan和Mayne-Banton(1982),光切除技术的烧蚀光解作用,高能激光分解组织通过分解的分子键,导致体积应力(机械力)和生产控制组织去除没有凝固或坏死,用干净的边缘。它需要104 - 1010 W cm的强度²10-3-10-10秒。紫外准分子激光是最常用的应用程序。

非波长依赖型的影响

在一定的功率密度,超短脉冲激光在皮秒范围可能释放多个光子导致原子和分子的电离引起光学击穿,导致等离子体冲击波和转换的问题。射流形成与空化也可能发生在软组织或组织与大量液体内容。最后的效果是控制和明确的组织消融保留邻近组织,提供激光参数调整。其中最关键的是当地电场,必须超过一个阈值导致光学击穿甚至在媒体缺乏色素laser-absorbing细胞。如果激光用于纳秒,冲击波总是形成通常导致不可避免的损伤邻近组织。因此期间保持微微或飞秒脉冲。这降低了等离子体的能量和不必要的组织破坏。

来源

1. https://scialert.net/fulltextmobile/?doi=ijp.2011.149.160
2. http://redo.com.my/wp - content/uploads/2016/11/vogel_venugopalan_2011_optical thermal_response_of_laser irradiated_tissue_pulsed_laser_ablation_of_biological_tissues - 1. - pdf
3. https://www.lightscalpel.com/education/surgical-co2-laser-tissue-interaction/

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