Принципи освітилазерного променя - Стоматологічні лазери та лазерна стоматологія, застосування
Зниження цін від виробника!
Принципи утворення лазерного променя
Основним фізичним процесом, що визначає дію лазерних апаратів, є вимушене випромінювання. Це випромінювання утворюється при тісній взаємодії фотона зі збудженим атомом в момент точного збігу енергії фотона з енергією збудженого атома (молекули). Зрештою цієї тісної взаємодії, атом (молекула) переходить із збудженого стану в незбуджене, а надлишок енергії випромінюється у вигляді нового фотона з абсолютно такою ж енергією, поляризацією та напрямом поширення, як і в первинного фотона.
Найпростіший принцип роботи стоматологічного лазера полягає в коливанні променя світла між оптичними дзеркалами та лінзами, що набирає сили з кожним циклом. Коли досягається достатня потужність, промінь випромінюється. Цей викид енергії викликає ретельно контрольовану реакцію.
*Flash tube = енергія накачування
Mirrored Surface = дзеркало непрозоре
Partially Mirrored Surface = частково прозоре дзеркало
Атоми випускають фотони, деякі з цих фотонів рухаються в напрямку, паралельному осі трубки, і вони відскакують назад від непрозорого дзеркала, а частина виводиться у вигляді лазерного пучка.
Активному посереднику (газ, рідина або тверда речовина) передається збудження від джерела енергії, результат - монохромна (одного кольору), колімована (що передається в одному напрямку), когерентна (всі світлові хвилі синхронні) лазерна енергія.
МОНОХРОМНА – ПРАКТИЧНО ОДНОГО КОЛЬОРУ
КОЛІМОВАНА - ПЕРЕДАЄТЬСЯ В ОДНОМУ НАПРЯМКУ
КОГЕРЕНТНА - ВСІ СВІТЛОВІ ХВИЛІ СИНХРОНІ
Активний посередник визначає такі характеристики лазера,як колір і довжина хвилі. Існує чотири типи лазерів: Твердотільні лазери використовують лазерну речовину, розподілену в твердій матриці. Одним з прикладів є неодим - YAG лазер. Термін YAG є скороченням для кристала: алюмоітрієвий гранат, який служить як носій для іонів неодиму. Цей лазер випромінює інфрачервоний промінь із довжиною хвилі 1,064 мікрометра. Допоміжні пристрої, які можуть бути як внутрішніми, так і зовнішніми по відношенню до резонатора, можуть використовуватися для перетворення вихідного променя на видимий або ультрафіолетовий діапазон. У газових лазерах використовується газ або суміш газів у трубці. У більшості газових лазерів використовується суміш гелію та неону (HeNe), з первинним вихідним сигналом 632,8 нм (нм = 10-9 метра) видимого червоного кольору. Вперше такий лазер був розроблений у 1961 році та став провісником цілого сімейства газових лазерів. Всі газові лазери досить схожі за конструкцією та властивостями. Наприклад, CO2 газовий лазер випромінює довжину хвилі 10,6 мікрометрів у дальній інфрачервоній області спектра. Аргоновий та криптоновий газові лазери працюють з кратною частотою, випромінюючи переважно у видимій частині спектру. Основні довжини хвиль випромінювання аргонового лазера – це 488 і 514 нм. У лазерах на барвнику використовується лазерне середовище, яке зазвичай є складним органічним барвником у рідкому розчині або суспензії. Найбільш значна особливість цих лазерів - це їхня "пристосовуваність". Правильний вибір барвника та його концентрації дозволяє генерувати лазерне світло у широкому діапазоні довжин хвиль у видимому спектрі або біля нього. У лазерах на фарбнику зазвичай застосовується система оптичного збудження, хоча в деяких типах таких лазерів використовується збудження за допомогою хімічних реакцій. Найбільшлазер, що часто використовується, на барвнику - це Родами 6G, який забезпечує налаштовуваність в діапазоні частот шириною 200 нм в червоній частині спектру (620 нм). Напівпровідникові лазери (іноді звані діодними лазерами) не можна плутати з твердотілими лазерами. Напівпровідникові лазери складаються із двох шарів напівпровідникового матеріалу, складених разом. Ці лазери зазвичай дуже маленького розміру та дуже помірної потужності. Однак вони можуть об'єднуватись у великі системи. Найбільш поширеним діодним лазером є діодний лазер на арсеніді галію з основним випромінюванням на 840 нм.
Взаємодія лазера з тканиною
Вплив лазерного випромінювання на біологічні структури залежить від довжини хвилі енергії, що випромінюється лазером, щільності енергії променя і тимчасових характеристик енергії променя. Процеси, які можуть при цьому відбуватися - поглинання, передача, відображення та розсіювання.
Передача – лазерна енергія проходить через тканину незміненою.
Відображення - відбите лазерне світло не впливає на тканину.
Розсіювання - індивідуальні молекули та атоми приймають лазерний промінь і відхиляють силу променя у напрямі, відмінному від вихідного. Зрештою, лазерне світло поглинається у великому обсязі з менш інтенсивним тепловим ефектом. На розсіювання впливає довжина хвилі.
Основні типи взаємодії лазера з тканиною
Під мікроскопом фототермічні процеси можуть бути представлені як поглинання фотона органічною молекулою, яка при цьому переходить у стан вібраційного обертання, з послідовним роздратуванням, отриманим від анелестичного удару сусідню молекулу, до якої, таким чином, перейде її кінетична енергія. Цей процес безвипромінних втратвідбувається в межах найкоротшого проміжку (1 - 100 сек.), А наступне швидке нагрівання підвищить навколишню температуру. Макроскопічні, біологічні ефекти фототермічного типу можуть бути класифіковані згідно з деякими відмінностями термодинамічних процесів, головними гістологічними змінами, відображеними в таблиці нижче:
ФОТОХІМІЧНЕ
Запуск хімічних реакцій - фотополімеризація (наприклад, активація системи лазерного відбілювання) Руйнування хімічних зв'язків у молекулах, викликане лазерним випромінюванням Фотодинамічна терапія: створення біохімічних реактивних форм кисню
БІОСТИМУЛЯЦІЯ
Забезпечує порятунок від болю Стимулює загоєння ран Видозмінює біологічний процес
Поглинання лазерної енергії біологічними тканинами
Приклад: поглинання лазерної енергії різних типів лазерів у шкірі
Після збудження джерело лазера випромінює електромагнітне випромінювання з дуже високою спрямованістю і великою спектральною чистотою, з можливістю концентрації дуже високої енергії на обмежених поверхнях. Щоб досягти бажаного клінічного ефекту, випромінювання лазера має поглинатися цільовою тканиною. Взаємодія тканини з лазером залежить від характеристик використовуваного лазера, довжини його хвилі, його ефективної потужності, форм опромінення, таких як інтенсивність випромінювання та тривалість обробки, і від характеристик цільової тканини, кількості вмісту у тканині води, гемоглобіну та пігментів. Використання лазера в медицині, зокрема в стоматології, базується на точному поглинанні лазерної радіації водою, яка міститься в тканинах, гемоглобіном, що міститься в крові та пігментами, які знаходяться в деяких тканинах. Вода поглинаєінфрачервоне випромінювання з максимальним поглинанням близько 3000 нм; гемоглобін представляє спектр поглинання від ультрафіолетового до видимого (трохи менше ніж 640 нм), пігменти та хромофори являють спектр поглинання, розширений від ультрафіолетового до близького до інфрачервоного.
Wavelength – довжина хвилі (нм)
Коли лазерний промінь спрямований на тканини, вода, що становить високий відсоток тканини, поглинає енергію, перетворюючи її на високу температуру. З інтенсивністю кілька Вт на квадратний міліметр, вода, що знаходиться в тканині, миттєво закипає і випаровується. Якщо переміщати наконечник тканиною, то промінь поводиться як скальпель, формуючи розріз, глибина якого залежить від інтенсивності променя і швидкості руху.
Система подачі лазерного променя
Лазерна енергія джерела може подаватися до тканини за допомогою різних систем доставки. У медичних стоматологічних лазерах застосовуються оптоволоконна та шарнірна системи подачі лазерного променя. У стоматологічних лазерах DOCTOR SMILE™ для передачі використовується оптоволоконна система подачі, що має ряд переваг перед шарнірною:
- гнучкість, можливість застосування у важкодоступних ділянках, ергономічність
- повне збереження якості лазерного випромінювання
- не потрібно складного технічного обслуговування (наприклад, вирівнювання дзеркал при ударі у лазерів із шарнірною системою подачі випромінювання)
Класифікація лазерів та безпека
Існують чотири класи лазерів. Вся продукція компанії Lambda Scientifica належить до четвертого класу лазерів. Лазери класу 1. Не становлять небезпеки при безперервному спостереженні або розроблені так, щоб запобігти потраплянню біотканини під лазерневипромінювання (наприклад, лазерні принтери) Видимі лазери класу 2 (від 400 до 700 нм). Лазери, що випромінюють видиме світло, яке через природну людську негативну реакцію зазвичай не становлять небезпеки, але можуть уявляти, якщо дивитися прямо на лазерне випромінювання протягом тривалого часу Клас 3a. Лазери, які зазвичай не завдають шкоди при короткочасному потраплянні в очі, але можуть становити небезпеку при спостереженні з використанням оптики, що збирає (волоконно-оптична лупа або телескоп) Клас 3b. Лазери, які становлять небезпеку для очей та шкіри при прямому влученні лазерного випромінювання. Лазери класу 3b не генерують небезпечне дифузне відображення, за винятком попадання з близької відстані Лазери класу 4. Лазери, які становлять небезпеку для очей в результаті прямого, дзеркального та дифузійного відбиття. Крім того, такі лазери можуть бути пожежонебезпечними та викликати опіки на шкірі.
Необхідні заходи безпеки: Персонал, уповноважений працювати повинен носити надані захисні окуляри Забороняється направляти лазер в очі Забороняється дивитися безпосередньо в отвір, де знаходиться оптичний світловод Отвор світловода оптичного діодного з'єднувач повинен завжди залишатися закритим, світловод повинен бути або вставлений або на ньому повинен бути захисний ковпачок Видалить з місця роботи всі відбивні та металеві об'єкти, включаючи особисті речі, наприклад годинник і кільця, оскільки вони можуть відобразити лазерне випромінювання Забороняється направляти лазер на одяг Рекомендується використовувати тільки абсолютно сухий одяг відповідного кольору Видалити всі потенційно вогненебезпечні матеріали Ніколи не використовуйте вогненебезпечний газ під час лазерного випромінювання