1.2 Основні напрямки і цілі медико-біологічного використання лазерів.

Сучасні напрямки медико-біологічного застосування лазерів можуть бути розділені на дві основні групи:

У нижній половині схеми згруповані напрями використання лазерного випромінювання в якості інструмента дослідження. Лазер тут грає роль унікального світлового джерела при спектральних дослідженнях, в лазерній мікроскопії, голографії та ін У верхній половині схеми показано основні шляхи використання лазерів як інструменту впливу на біологічні об'єкти. можна виділити три типи такого впливу.

До першого типу віднесено вплив на тканині патологічного вогнища імпульсним або безперервним лазерним випромінюванням при щільності потужності, недостатньою для глибокого зневоднення, випаровування тканин і виникнення в них дефекту. Цьому типу впливу відповідає застосування лазерів у дерматології та онкології для опромінення патологічних тканинних утворень, що призводить до їх коагуляції. Другий тип - розсічення тканин, коли під впливом випромінювання лазера безперервного або частотно-періодичної дії частину тканини випаровується і в ній виникає дефект. У цьому випадку щільність потужності випромінювання може перевершувати використовувану при коагуляції на два порядки і більше. Цьому типу впливу відповідає хірургічне застосування лазерів. До третього типу можна віднести вплив на тканини і органи низькоенергетичного випромінювання, зазвичай не викликає явних морфологічних змін, але приводить до певних біохімічними зрушень в організмі, тобто вплив типу фізіотерапевтичного. Сюди ж слід включити застосування гелій-неонового лазера в цілях біостимуляції при мляво поточних ранових процесах, трофічних виразок та ін Незважаючи на всю умовність схеми (не важко бачити, наприклад, що при розтині тканин спостерігається одночасно загибель частини клітин, тобто реалізується і вплив по першому типу, розтин і коагуляція тканин супроводжується певними фізіолого-біохімічними змінами та ін), вона дає уявлення про ті основні ефекти, які досягаються за допомогою лазерного опромінення і практично використовуються фахівцями медико-біологічного профілю. Завдання досліджень за механізмом біологічної дії лазерної радіації зводиться до вивчення тих процесів, які лежать в основі інтегральних ефектів, викликаних опроміненням - коагуляції тканин, їх випаровування, біостімуляціонних зрушень в організмі.

1.3 Лазерна діагностика в офтальмології

1.3.1 Ангіографії

Дослідження судинної системи і гемодинаміки очного дна є одним з найважливіших засобів ранньої діагностики тяжких патологічних змін органа зору і, в кінцевому рахунку, профілактики передчасної сліпоти. Найбільше поширення для дослідження гемодинаміки в даний час отримали флюоресцентна ангіографія та ангіоскопії очного дна. Ці методи мають великої інформаційної місткості. Флюоресцентна ангіографія (ФАГ) з фотореєстрації дозволяє зафіксувати результати дослідження, але порушує цілісність динамічної картини кровообігу. Перед дослідником, який працює над удосконаленням і розробкою апаратури для дослідження гемодинаміки очного дна, постають такі завдання: 1) вибір фотоприймача, що має досить високу чутливість як у видимому, так і в ближньому інфрачервоному діапазоні і дає можливість оперативно реєструвати і відтворювати в реальному часі динамічну картину кровообігу очного дна 2) вибір відповідного джерела освітлення очного дна, який випромінює в діапазоні порушення застосовуваних контрастують барвників і дозволяє досить простим способом змінювати довжину хвилі випромінювання. Бажано, щоб джерело освітлення в потрібному діапазоні випромінювання мав можливо більш вузьку ширину спектра, краще всього випромінювання на одній лінії максимального поглинання відповідного барвника. Застосування джерела освітлення з такою характеристикою виключає високу загальну засвічення очі. Обраний фотоприймач повинен володіти як можна більшу чутливість у робочому діапазоні, що дасть можливість знизити рівень освітленості очного дна. Лампи повинна мати роздільну здатність, достатню для передачі дрібних деталей очного дна, і високе відношення сигнал-шум для відтворення зображення очного дна з необхідним контрастом. Проведені експерименти показали, що оптимальним з точки зору всіх вимог, що пред'являються до фотоприймача, є використання в якості такого телевізійної передавальної трубки. Телевізійний фотоприймач перетворює оптичне зображення на його мішені в послідовність електричних імпульсів-телевізійний відеосигнал. Відеосигнал передається на пристрої відображення - телевізійні монітори з екранами різного розміру для безпосередньої візуалізації, і записується на магнітну стрічку за допомогою відеомагнітофона. У відеосигнал чисто електронними методами може бути введена додаткова інформація. Спостереження гемодинамічної картини вироблялося в реальному масштабі часу, а реєстрація сигналу на відеомагнітофоні дозволяла багаторазово переглядати зроблений запис для детального діагностичного аналізу. При використанні відповідного відеомагнітофона можна проглядати запис із зниженою швидкістю відтворення і в зворотному русі, а також можлива зупинка зображення. Необхідна роздільна здатність телевізійної трубки визначається величиною самих дрібних деталей очного дна, які необхідно передати, і збільшенням оптичного каналу, що формує зображення. Якщо прийняти розмір самих дрібних деталей в 50 мкм, то для фундус-камери "Opton" із збільшенням фотоканала 2.5 отримаємо необхідну роздільну здатність телевізійного фотоприймача 8 мм. Зображення ділянки очного дна, створюване фундус-камерою, являє собою коло діаметром 20 мм. Отже, якщо зображення займає всю поверхню мішені, то потрібно не більше 200 рядків розкладання, щоб забезпечити необхідний дозвіл. Таким чином, стандартна телевізійна розгортка дозволить передавати деталі дрібніше 50 мкм. Проведені дослідження дозволили вибрати таку структурну схему телевізійної системи для ангіографічних досліджень. В якості джерела освітлення очного дна використовується перестроюваний лазер, довжина хвилі якого вибирається в смузі максимального поглинання використовуваного барвника. За допомогою спеціального електронного блоку оптимальним чином пов'язані модуляція лазерного променя і параметри розгортки телевізійної системи. Вид залежності вибирається виходячи з необхідності забезпечити мінімальну паразитне засвічення очного дна, тобто так, щоб отримати максимальне відношення сигнал-шум в тракті телесигналу. При цьому на екрані телевізійного дисплея виходить найбільш контрастне зображення. Застосування в якості джерела світла лазера дозволяє отримати максимальну спектральну щільність випромінювання в потрібній ділянці спектра і виключити засвічення очного дна на інших довжинах хвиль, при цьому відпадає необхідність у застосуванні вузькосмугового фільтра з низьким коефіцієнтом пропускання. Для реєстрації відеосигнал записується на магнітну стрічку. Паралельно відеосигнал надходить на спецобчислювача, за допомогою якого безпосередньо під час дослідження або під час відтворення раніше зробленого запису можуть бути визначені такі параметри: калібр судин в деякому вибраному перерізі очного дна; площа займана судинами на очному дні; частка судин певного заданого калібру; розподіл судин за калібрами; швидкість поширення фарбника і ін.