Лазерне випромінювання у подробицях: низькоінтенсивні лазери

Лазерне випромінювання є видом фізичної енергії, що не зустрічається у природних джерелах світла. Це випромінювання виробляється спеціальними приладами – оптичними квантовими генераторами ( ОКГ ) різної конструкції, що отримали назву – лазери (від англійського словосполучення Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – LASER ). Лазерне випромінювання та принципи його вироблення ОКГ були одночасно і незалежно відкриті на початку 60-х років минулого століття радянськими та американськими фізиками. І вже за кілька років (до кінця того ж десятиліття) було здійснено перші спроби лікувального застосування випромінювання низькоінтенсивних (терапевтичних) лазерів.

Лазерне випромінювання випускається атомами робочої речовини ОКГ, яка може бути представлена газом, рідиною, кристалом, напівпровідником.

Однією з найважливіших характеристик лазерного випромінювання є довжина хвилі (вимірюється нанометрах чи мікрометрах). Залежно від довжини хвилі лазерне випромінювання може належати до різних ділянок спектру:

1. ультрафіолетовий діапазон (180-400 нм);
2. видимий спектр:

• фіолетовий (400-450 нм);
• синій (450-480 нм);
• блакитний (480-510 нм);
• зелений (510-575 нм);
• жовтий (575-585 нм);
• помаранчевий (585-620 нм);
• червоний (620-760 нм).

       3. інфрачервоний діапазон:

• ближня область (760 нм – 15 мкм);
• дальня область (15-30 мкм).

У фізіотерапії найчастіше застосовують лазерне випромінювання червоного та ближнього інфрачервоного діапазонів, яке має найбільшу проникаючу дію та м’які біологічні та лікувальні ефекти.

Залежно від вихідної потужності лазери поділяються на:

• низькоенергетичні (щільність потужності випромінювання менше 0,4 Вт/см2);
• середньоенергетичні (щільність потужності випромінювання 0,4-10 Вт/см2);
• високоенергетичні (щільність потужності випромінювання понад 10 Вт/см2).

Низькоенергетичні лазерні системи: що це? 

Для надання біостимулюючого впливу на організм (фізіотерапія, фізіотерапевтична косметологія) застосовується низкоинтенсивное лазерне випромінювання (НІЛВ) . Випромінювання середньої та високої інтенсивності використовується для руйнування або розтину тканин у лазерній хірургії.

При взаємодії лазерного випромінювання з покривами тіла людини частина оптичної енергії відбивається і розсіюється у просторі, інша частина – поглинається біологічними тканинами.

Під впливом НІЛВ атоми та молекули біологічних тканин переходять у збуджений стан, активніше беруть участь у фізичних та фізико-хімічних взаємодіях. Виборче чи переважне збудження тих чи інших атомів чи молекул зумовлено довжиною хвилі та частотою НІЛВ.

Поглинання енергії НІЛВ призводить до ослаблення внутрішньомолекулярних та міжмолекулярних сил взаємодії. Це призводить до розщеплення тканинних молекул, прискорення перебігу внутрішньоклітинних біохімічних реакцій, збільшення вмісту вільних форм біологічно активних молекул.

Таким чином, відбувається неспецифічна стимуляція біохімічної активності тканин, схильних до лазерного опромінення.

Принципи дії НІЛВ

Важливим результатом впливу НІЛВ на тканини є посилення специфічної активності ядерного апарату клітини: прискорення транскрипції ДНК та РНК, стимуляція синтезу білка на рибосомах клітини. Це забезпечує посилення біосинтетичних процесів і, відповідно, трофікостимулюючу дію.

Під впливом НІЛВ збільшується напруга кисню у тканинах та її утилізація клітинами. Відбувається виражене посилення місцевого кровообігу, швидкості кровотоку, збільшення числа колатералей та функціонуючих капілярів. Зростання активності кисневого метаболізму сприяє посиленню енергетичних та пластичних процесів у клітині.

Джерелом інфрачервоного НДІ є напівпровідникові лазери. Вони продуктивні (ККД – 40–60% проти 1–2% у гелій-неонових лазерів) та забезпечують глибоке проникнення випромінювання у біологічні тканини (до 7 см у ближньому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль 0,8–1,2 мкм).

Інфрачервоне лазерне випромінювання напівпровідникових ОКГ може бути безперервним, безперервним модульованим або порційним (імпульсним).

М’якість фізіологічного впливу та обумовлена цією м’якістю велика терапевтична широта, лікувальна дія, що виразно і тривало зберігається, і косметичні ефекти є основними причинами підвищеного інтересу, який фахівці виявляють до НИЛИ ближнього інфрачервоного діапазону. Напівпровідникові лазерні апарати мають незаперечні експлуатаційні переваги: портативність, легкість, електрична безпека, невисока споживана потужність.