Journal of New Medical TechnologiesJournal of New Medical TechnologiesВестник новых медицинских технологий1609-2163186910.12737/3323Медицинская биофизика и разработка лечебно-диагностической аппаратурыMedical Biophysics and Development of Treatment‐and‐Diagnostic EquipmentМедицинская биофизика и разработка лечебно-диагностической аппаратурыOptimization of Regimes of Laser Cut Biological Tissues in SurgeryОптимизация режимов лазерного рассечения биологических тканей в хирургииБреховЕ. И.BrekhovE. И.ПлешановП. Г.PleshanovP. Г.21032014210320142119295https://zh-szf.ru/en/nauka/article/1869/view
Лазеры являются генераторными системами, реализующими концентрацию экстремальной излучаемой энергии в спектре, пространства и времени. Тепло из биологических тканей электромагнитным излучением, в том числе мощного инфракрасного лазерного излучения, может привести к их деструкции: испарению, сублимации и рассечению. Кровообращение вызывает эффективное охлаждение, а механическое давление ткани вызывает интенсивное проникновение лазерного излучения с меньшей потерей когерентности.
Специальная серия хирургических инструментов была разработана, изготовлена, запатентована и практически используется в течение сорока лет. Инструменты позволили достичь механического сдавливания тканей, фиксирования и перемещения лазерного луча, локальной блокировки циркуляции крови.
Использованы реальные теплофизические характеристики для различных тканей, оценивались оптимальные режимы лазерного хирургического воздействия на ткани.
Lasers are generating systems that implement the extreme concentration of the emitted energy in the spectrum, space and time. Heating of biological tissues by electromagnetic radiation, including powerful infrared laser radiation, can cause of their destruction: evaporation, sublimation and dissection. Blood circulation causes efficient cooling, and mechanical pressure tissueinduces intensive penetration of the laser radiation with lower loss of coherence.
The special series of surgical instruments has been developed, patented and used in practical activities for 4 decades. Theinstruments allowed to reaching a mechanical compression of tissue, positioning and moving the laser beam, locally block the blood circulation, the optimal regimes of laser surgical exposure of tissues were estimated by using the real thermo-physical characteristics for different tissues.
лазерное излучениелазерная хирургияlaser radiationlaser surgery
Лазеры – генераторные системы, реализующие экстремальные концентрации энергии излучения во времени, спектре и пространстве. С появлением мощных инфракрасных лазеров непрерывного действия открылись возможности быстрого бесконтактного нагрева, плавления, испарения, сублимации вещества [1].Создание лазерных технологий обработки материалов, высокоточной резки и сварки металлов естественным образом поставило вопрос о возможности использования эффектов лазерного воздействия в хирургии [2-4]. Воздействие лазерного излучения на биологические ткани характеризуется рядом физических особенностей. Процессы нагрева и испарения биологических тканей мощным электромагнитным излучением явилось предметом большой серии работ [2-10], причём первые теоретические построения, учитывающие процессы теплообмена в живых системах, относятся к 1959 году. Предполагалось, что скорости метаболических процессов и эффективность охлаждающего и теплопереносящего действия кровотока нелинейно связаны с локальными температурами. Уравнение теплопроводности в этом случае записывается в виде:
Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. М.: МИР, 1974.Redi Dzh. Deystvie moshchnogo lazernogo izlucheniya. Moscow: MIR; 1974. Russian.Goldman L., Medical and Surgical uses for lasers // New Scientists. 1964. №21. P. 284-286.Goldman L. Medical and Surgical uses for lasers. New Scientists. 1964;21:284-6.Goldman L. Biomedical aspects of laser. NY.: Springer-Verlag, 1967.Goldman L. Biomedical aspects of laser. NY.: Springer-Verlag; 1967.Гамалея Н.Ф. Лазеры в эксперименте и клинике. М.: Медицина, 1972.Gamaleya NF. Lazery v eksperimente i klinike. Moscow: Meditsina; 1972. Russian.Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. Oxford Univ.Press-N.Y., 1959.Carslaw HS, Jaeger JC. Conduction of heat in solids. Oxford Univ.Press-N.Y.; 1959.Caorsi S. Electromagnetic heating of the layered bioilogical systems with nonlinear thermoregulatory properties // Radio. 1984. V.19. №5. P. 1199-1204.Caorsi S. Electromagnetic heating of the layered bioilogical systems with nonlinear thermoregulatory properties. Radio. 1984;19(5):1199-204.Bardati F. Time-dependent microwave heating and sorface cooling of simulated living tissues; solutiion of heat conduction equation // Radio 1984. V.19. № 5. P.1204-1208.Bardati F. Time-dependent microwave heating and sorface cooling of simulated living tissues; solutiion of heat conduction equation. Radio 1984;19(5):1204-8.Guy A.W., Lehmann J., Stonebridge J.B. Therapeutic applications 0f electromagnetic power // Proc. IEEE. 1974. V. 62. №1. P. 55-75.Guy AW, Lehmann J, Stonebridge JB. Therapeutic applications 0f electromagnetic power. Proc. IEEE. 1974;62(1):55-75.Аскарьян Г.А. Увеличение прохождения лазерного и другого излучения через пористые и неоднородные среды при их механичесом уплотнении // Квантовая электроника. 1982. №9.Askar´yan GA. Uvelichenie prokhozhdeniya lazernogo i drugogo izlucheniya cherez poristye i neodnorodnye sredy pri ikh mekhanichesom uplotnenii. Kvantovaya elektronika. 1982;9. Russian.Брехов Е.И., Скобелкин О.К. и др., Устройство для рассечения тканей Авт. Свид №1021034,1983.Brekhov EI, Skobelkin OK, ue al, inventors; Ustroystvo dlya rassecheniya tkaney/ Russian federation patent RU 1021034. 1983. Russian.Брехов Е.И., Скобелкин О.К., Малышев Б.Н. Способ бескровного развеза биотканей лазерным излучением и аппарат для его осуществления. Авт.свид.№10739141,1983.Brekhov EI, Skobelkin OK, Malyshev BN, inventors; Sposob beskrovnogo razveza biotkaney lazernym izlucheniem i apparat dlya ego osushchestvleniya. Russian Federation patent RU 10739141. 1983. Russian.Brekhov E.I., Skobelkin O.K. Resection apparatus, patent 4,485,811,USA,1984.Brekhov EI, Skobelkin OK, inventors; Resection apparatus. USA patent 4,485,811. 1984.Брехов Е.И., Скобелкин О.К. Хирургический зажим для лазерного рассечения тканей. Авт.свид.№1319343, 1987.Brekhov EI, Skobelkin OK, inventors; Khirurgiche-skiy zazhim dlya lazernogo rassecheniya tkaney. Russian Federation patent RU 1319343. 1987. Russian.