Физика в медицине



страница8/9
Дата02.05.2016
Размер4.23 Mb.
ТипНаучная работа
1   2   3   4   5   6   7   8   9

К первому типу отнесено воздействие на ткани патологического очага

импульсным или непрерывным лазерным излучением при плотности мощности,

недостаточной для глубокого обезвоживания, испарения тканей и

возникновения в них дефекта. Этому типу воздействия соответствует

применение лазеров в дерматологии и онкологии для облучения

патологических тканевых образований, которое приводит к их коагуляции.



Второй тип - рассечение тканей, когда под влиянием излучения лазера

непрерывного или частотно-периодического действия часть ткани испаряется

и в ней возникает дефект. В этом случае плотность мощности излучения может

превосходить используемую при коагуляции на два порядка и более. Этому

типу воздействия соответствует хирургическое применение лазеров. К третьему

типу можно отнести влияние на ткани и органы низкоэнергетического

излучения, обычно не вызывающего явных морфологических изменений, но

приводящего к определенным биохимическим и физиологическим сдвигам в

организме, т.е. воздействие типа физиотерапевтического. Сюда же следует

включить применение гелий-неонового лазера в целях биостимуляции при вяло

текущих раневых процессах, трофических язв и др.

Несмотря на всю условность схемы (нетрудно видеть, например, что при

рассечении тканей наблюдается одновременно гибель части клеток, т.е.

реализуется и воздействие по первому типу, рассечение и коагуляция тканей

сопровождается определенными физиолого-биохимическими изменениями и

др.),она дает представление о тех основных эффектах, которые достигаются с

помощью лазерного облучения и практически используются специалистами

медико-биологического профиля. Задача исследований по механизму

биологического действия лазерной радиации сводится к изучению тех

процессов, которые лежат в основе интегральных эффектов, вызываемых

облучением — коагуляции тканей, их испарения, биостимуляционных сдвигов в

организме.





Лазерная диагностика в офтальмологии

Исследование сосудистой системы и гемодинамики глазного дна является

одним из важнейших средств ранней диагностики тяжелых патологических

изменений органа зрения и, в конечном счете, профилактики преждевременной

слепоты.

Наибольшее распространение для исследования гемодинамики в настоящее

время получили флюоресцентная ангиография и ангиоскопия глазного дна. Эти

методы обладают большой информационной емкостью.

Флюоресцентная ангиография (ФАГ) с фоторегистрацией позволяет

зафиксировать результаты исследования, но нарушает целостность динамической

картины кровообращения.


Перед исследователем, который работает над усовершенствованием и

разработкой аппаратуры для исследования гемодинамики глазного дна, встают

следующие задачи:

1) выбор фотоприемника, имеющего достаточно высокую чувствительность

как в видимом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне и дающего возможность

оперативно регистрировать и воспроизводить в реальном времени динамическую

картину кровообращения глазного дна

2) выбор соответствующего источника освещения глазного дна, который

излучает в диапазоне возбуждения применяемых контрастирующих красителей и

позволяет достаточно простым способом изменять длину волны излучения.

Желательно, чтобы источник освещения в нужном диапазоне излучения имел

возможно более узкую ширину спектра, лучше всего излучение на одной линии

максимального поглощения соответствующего красителя. Применение источника

освещения с такой характеристикой исключает высокую общую засветку глаза.

Выбранный фотоприемник должен обладать как можно большей

чувствительностью в рабочем диапазоне, что даст возможность снизить уровень

освещенности глазного дна.


Фотоприемник должен иметь разрешающую способность, достаточную для

передачи мелких деталей глазного дна, и высокое отношение сигнал-шум для

воспроизведения изображения глазного дна с необходимым контрастом.

Проведенные эксперименты показали, что оптимальным с точки зрения всех

требований, предъявляемых к фотоприемнику, является использование в

качестве такового телевизионной передающей трубки. Телевизионный

фотоприемник преобразует оптическое изображение на его мишени в

последовательность электрических импульсов— телевизионный видеосигнал.

Видеосигнал передается на устройства отображения - телевизионные мониторы

с экранами различного размера для непосредственной визуализации, и

записывается на магнитную ленту с помощью видеомагнитофона. В видеосигнал

чисто электронными методами может быть введена дополнительная информация.

Наблюдение гемодинамической картины производилось в реальном масштабе

времени, а регистрация сигнала на видеомагнитофоне позволяла

многократно просматривать сделанную запись для детального

диагностического анализа. При использовании соответствующего

видеомагнитофона можно просматривать запись с пониженной скоростью

воспроизведения и в обратном движении, а также возможна остановка

изображения.

Необходимая разрешающая способность телевизионной трубки определяется

величиной самых мелких деталей глазного дна, которые необходимо передать,

и увеличением оптического канала, формирующего изображение. Если принять

размер самых мелких деталей в 50 мкм, то для фундус-камеры "Opton" с

увеличением фотоканала 2.5 получим необходимую разрешающую способность

телевизионного фотоприемника 8 мм. Изображение участка глазного дна,

создаваемое фундус-камерой, представляет собой круг диаметром 20 мм.

Следовательно, если изображение занимает всю поверхность мишени, то

требуется не более 200 строк разложения, чтобы обеспечить требуемое

разрешение. Таким образом, стандартная телевизионная развертка позволит

передавать детали мельче 50 мкм.

Проведенные исследования позволили выбрать следующую структурную схему

телевизионной системы для ангиографических исследований. В качестве

источника освещения глазного дна используется перестраиваемый лазер,

длина волны которого выбирается в полосе максимального поглощения

используемого красителя. При помощи специального электронного блока

оптимальным образом связаны модуляция лазерного луча и параметры развертки

телевизионной системы. Вид зависимости выбирается исходя из необходимости

обеспечить минимальную паразитную засветку глазного дна, то есть так, чтобы

получить максимальное отношение сигнал-шум в тракте телесигнала. При этом

на экране телевизионного дисплея получается наиболее контрастное

изображение. Применение в качестве источника света лазера позволяет

получить максимальную спектральную плотность излучения в нужном участке

спектра и исключить засветку глазного дна на других длинах волн, при этом
отпадает необходимость в применении узкополосного фильтра с низким

коэффициентом пропускания. Для регистрации видеосигнал записывается на

магнитную ленту. Параллельно видеосигнал поступает на спецвычислитель, при

помощи которого непосредственно во время исследования или во время

воспроизведения ранее сделанной записи могут быть определены следующие

параметры: калибр сосудов в некотором выбранном сечении глазного дна;

площадь занимаемая сосудами на глазном дне; доля сосудов определенного

заданного калибра; распределение сосудов по калибрам; скорость

распространения красителя и др.


Лазеротерапия

С учетом патогенетического механизма действия лазерного излучения на организм разработаны показания к лазеротерапии.



Внутренние болезни:

Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, хронические неспецифические заболевания легких, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, дискинезия желчных путей, колиты, хронический панкреатит, острый и хронический (безкаменные) холециститы, спаечная болезнь.



Заболевания опорно-двигательного аппарата:

Остеохонроз позвоночника с корешковым синдромом, воспалительные заболевания костей и суставов обменной этиологии в стадии обострения, артриты и артрозы, заболевания и травматические повреждения мышечно-связочного аппарата (миозиты, тендовагиниты, бурситы) .



Заболевания нервной системы:

Невриты и невралгии периферических нервов, невралгия тройничного нерва, неврит лицевого нерва, сосудисто-мозговая недостаточность.

Заболевания мочеполовой системы:

Хронический сальпингоофорит, трубное бесплодие, хронический неспецифический простатит, уретрит, цистит, ослабление половой функции.

Заболевания ЛОР органов:

Хроническое воспаление придаточных пазух носа, фаринголарингиты, тонзиллиты, отиты, субатрофический и вазомоторный риниты.



Хирургические заболевания:

Послеоперационные и длительно не заживающие раны, трофические язвы, келлоидные рубцы (в подострой стадии) , травмы (механические, термические, химические) , остеомиелиты, трещины заднего прохода, гнойные абсцессы, маститы, сосудистые заболевания нижних конечностей.



Заболевания кожных покровов:

Зудящие дерматозы, трофические язвы различного генеза, воспалительные инфильтрата, фурункулы, экзема, нейродермиты, псориаз, атопический дерматит.



Стоматологические заболевания:

Стоматиты, гингивиты, альвеолиты, пульпиты, периодонтиты, парадонтоз, одонтогенные воспалительные процессы челюстно-лицевой области.

Лазерной терапии присущи черты патогенетически обоснованного метода. При ее применении важен учет не только общего состояния организма, специфики патологического процесса, его клинических проявлений, стадий и формы заболеваний, но и сопутствующие заболевания, возрастные и профессиональные особенности пациента. Наиболее результативно применение лазеротерапии в функционально обратимых фазах болезни, хотя новые методики находят свое применение и при более тяжелых проявлениях патологического процесса, при выраженных морфологических изменениях.

Допускается применение совместно с лазерной терапией и других физиотерапевтических факторов, лечебной физкультуры, массажа, не более 2-х факторов в один день. И как было сказано ранее комплексное применение лазерной терапии с медикаментозными препаратами значительно эффективнее, особенно в острых стадиях.

Суммарная эффективность лазерной терапии колеблется от 50 до 85 %, в отдельных случаях до 95 %.

Противопоказаниями к лазеротерапии являются:

Абсолютные противопоказания:

заболевания крови, снижающие свертываемость крови, кровотечения.

Относительные противопоказания:

1) сердечно сосудистые заболевания в стадии декомпенсации;

2) церебральный склероз с выраженным нарушением мозгового кровообращения;

3) острые нарушения мозгового кровообращения;

4) заболевания легких с выраженной дыхательной недостаточностью;

5) печеночная и почечная недостаточность в стадии декомпесации;

6) злокачественные новообразования;

7) первая половина беременности;

8) активный туберкулез легких.

Однако в специализированных клиниках, оснащенных современной техникой и технологиями лазерная терапия используется и при вышеперечисленных заболеваниях.

Различают четыре основных способа лазеротерапии:

1. Наружное или чрескожное воздействие: орган, сосуды, нервы, болевые зоны и точки облучаются через неповрежденную кожу в соответствующей области тела. Если патологический процесс локализован в поверхностных слоях кожи, то лазерное воздействие направленно непосредственно на него. Чрескожное воздействие основывается на том, что лазерное излучение ближней инфракрасной области хорошо проникает через ткани на глубину до 5-7 см. и достигает пораженного органа. Доставка излучения к поверхности кожи осуществляется либо непосредственно излучающей головкой, либо с помощью волоконного световода и световодной насадки.

2. Воздействие НИЛИ на точки акупунктуры. Показания для этого метода достаточно широки. Лазерная рефлексотерапия бескровна, безболезненна, комфортна. Возможно сочетание с различными медикаментами, диетой, фитотерапией и классической иглорефлексотерапией (чжень-цзю) . Используется классическая (китайская, европейская) рецептура (набор точек) . Многочисленными исследованиями доказано, что лазерная акупунктура влияет на различные многоуровневые рефлекторные и нейрогуморальные реакции организма. Стимулируется синтез гормонов, улучшается микроциркуляция в различных областях тела, увеличивается синтез простогландинов Е, F, эндорфинов, энкефалинов. Максимальный эффект достигается к 5-7 процедуре и держится значительно дольше, чем при иглорефлексотерапии. При лазерной акупунктуре возможно использование непрерывного излучения, но более эффективно импульсное излучение с применением различных частот для различной патологии. Доставка лазерного излучения к точке осуществляется либо световодным волокном, либо непосредственно излучающей головкой со специальной насадкой.

3. Внутриполостной путь. Подведение НИЛИ к патологическому очагу с помощью световолокна к слизистой оболочке. Осуществляется, либо через эндоскопическую аппаратуру, либо с помощью специальных насадок. При этом способе доставки НИЛИ с успехом используется как красное так и инфракрасное излучение.

4. Внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК) проводится путем пункции в локтевую вену или в подключичную вену, в условиях интенсивной терапии. В вену вводят тонкий световод, через который облучается протекающая по вене кровь. Для ВЛОК обычно используют лазерное излучение в красной области (632.8 nm) и в инфракрасной (1264 nm) .

Оптическая система глаза и некоторые её особенности.

Строение глаза человека.

Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая по своему действию аналогична оптической системе фотоаппарата. Схематическое устройство глаза представлено на рис. 6.4.1. Глаз имеет почти шарообразную форму и диаметр около 2,5 см. Снаружи он покрыт защитной оболочкой 1 белого цвета – склерой. Передняя прозрачная часть 2 склеры называется роговицей. На некотором расстоянии от нее расположена радужная оболочка 3, окрашенная пигментом. Отверстие в радужной оболочке представляет собой зрачок. В зависимости от интенсивности падающего света зрачок рефлекторно изменяет свой диаметр приблизительно от 2 до 8 мм, то есть действует подобно диафрагме фотоаппарата. Между роговицей и радужной оболочкой находится прозрачная жидкость. За зрачком находится хрусталик 4 – эластичное линзоподобное тело. Особая мышца 5 может изменять в некоторых пределах форму хрусталика, изменяя тем самым его оптическую силу. Остальная часть глаза заполнена стекловидным телом. Задняя часть глаза – глазное дно, оно покрыто сетчатой оболочкой 6, представляющей собой сложное разветвление зрительного нерва 7 с нервными окончаниями – палочками и колбочками, которые являются светочувствительными элементами.

Рисунок 6.4.1.

Глаз человека.

Лучи света от предмета, преломляясь на границе воздух–роговица, проходят далее через хрусталик (линзу с изменяющейся оптической силой) и создают изображение на сетчатке. Роговица, прозрачная жидкость, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, оптический центр которой расположен на расстоянии около 5 мм от роговицы. При расслабленной глазной мышце оптическая сила глаза приблизительно равна 59 дптр, при максимальном напряжении мышцы – 70 дптр.

Аккомодация глаза и расстояние наилучшего зрения.

Основная особенность глаза как оптического инструмента состоит в способности рефлекторно изменять оптическую силу глазной оптики в зависимости от положения предмета. Такое приспособление глаза к изменению положения наблюдаемого предмета называется аккомодацией. Область аккомодации глаза можно определить положением двух точек:

дальняя точка аккомодации определяется положением предмета, изображение которого получается на сетчатке при расслабленной глазной мышце. У нормального глаза дальняя точка аккомодации находится в бесконечности.

ближняя точка аккомодации – расстояние от рассматриваемого предмета до глаза при максимальном напряжении глазной мышцы. Ближняя точка нормального глаза располагается на расстоянии 10–20 см от глаза. С возрастом это расстояние увеличивается.

Кроме этих двух точек, определяющих границы области аккомодации, у глаза существует расстояние наилучшего зрения, то есть расстояние от предмета до глаза, при котором удобнее всего (без чрезмерного напряжения) рассматривать детали предмета (например, читать мелкий текст). Это расстояние у нормального глаза условно полагают равным 25 см.

Близорукость и дальнозоркость.

При нарушении зрения изображения удаленных предметов в случае ненапряженного глаза могут оказаться либо перед сетчаткой (близорукость), либо за сетчаткой (дальнозоркость) (рис. 6.4.2).

Рисунок 6.4.2.

Изображение удаленного предмета в глазе: a – нормальный глаз; b – близорукий глаз; с – дальнозоркий глаз.


Расстояние наилучшего зрения у близорукого глаза меньше, а у дальнозоркого больше, чем у нормального глаза. Для исправления дефекта зрения служат очки. Для дальнозоркого глаза необходимы очки с положительной оптической силой (собирающие линзы), для близорукого – с отрицательной оптической силой (рассеивающие линзы). Для наблюдения удаленных предметов оптическая сила линз должна быть такой, чтобы параллельные пучки фокусировались на сетчатке глаза. Глаз должен видеть через очки мнимое прямое изображение удаленного предмета, находящееся в дальней точке аккомодации данного глаза. Если, например, дальняя точка аккомодации близорукого глаза находится на расстоянии 80 см, то применяя формулу тонкой линзы получим: d = ∞, f = –0,8 м, следовательно, дптр. Следует отметить, что у дальнозоркого глаза дальняя точка аккомодации мнимая, то есть ненапряженный глаз фокусирует на сетчатке сходящийся пучок лучей. Потому при рассмотрении удаленных предметов очки для дальнозоркого глаза должны превращать параллельный пучок лучей в сходящийся, то есть обладать положительной оптической силой. Очки для «ближнего зрения» (например, для чтения) должны создавать мнимое изображение предмета, находящегося на расстоянии d0 = 25 см (то есть на расстоянии наилучшего зрения нормального глаза), на расстоянии наилучшего зрения данного глаза. Пусть, например, близорукий глаз имеет расстояние наилучшего зрения 16 см. По формуле тонкой линзы получим: f = –0,16 м, следовательно, дптр. Вследствие сужения области аккомодации у многих людей очки для ближнего зрения должны обладать большей (по модулю) оптической силой по сравнению с очками для рассматривания удаленных предметов. Рис. 6.4.3 иллюстрирует коррекцию дальнозоркого и близорукого глаза с помощью очков.

Рисунок 6.4.3.


Подбор очков для чтения для дальнозоркого (a) и близорукого (b) глаза. Предмет A располагается на расстоянии d = d0 = 25 см наилучшего зрения нормального глаза. Мнимое изображение A' располагается на расстоянии f, равном расстоянию наилучшего зрения данного глаза.

Острота зрения и способы её проверки.

Одна из основных функций глаза — острота зрения, или способность распознавания минимальных по размеру объектов на максимальном расстоянии. Считается, что хорошо видит человек, который может с расстояния 50 м сосчитать пальцы на руке. При этом угол между сетчаткой глаза и сторонами пальца имеет ширину, равную 1 минуте. Такая способность — видеть под углом зрения, равным 1 минуте, — называется единицей (1,0), или, как иногда очень упрощенно говорят, стопроцентным зрением.


При рассматривании предметов на одинаковом расстоянии острота зрения тем выше, чем меньшего размера объекты удается рассмотреть. То есть острота зрения тем выше, чем на большем расстоянии человек может увидеть предметы одинакового размера. Обычно тесты для проверки остроты зрения помещаются на расстоянии 5 м. Наиболее часто для этих целей используется таблица Сивцева—Головина. Если рассматривать ее с расстояния 5 м, то остроте зрения, равной единице, соответствует четкое видение десятой сверху строчки.
Если человек видит знаки только первой строчки, это соответствует зрению, сниженному в 10 раз, то есть 0,1. При определении по таблице Сивцева-Головина с пятиметрового расстояния острота зрения при видении каждого последующего ряда букв выше на 0,1. Так, если ребенок различает лишь буквы третьего ряда, острота его зрения равна 0,3. В таблицах вместо букв могут быть кольца разной величины с разрывом, по различению которого судят об остроте зрения.
Волоконная оптика.

1. История.

В 1880, через четыре года после того, как он изобрел телефон, Белл протестировал другое говорящее устройство. Он назвал его фотофоном (photophone).


Слова "photo" и "phone" пришли из греческого языка. Они означают "свет" и "звук". Для того чтобы передавать звук, в телефоне Белла использовался электрический импульс, движущийся по медным проводам. В фотофоне же использовался луч солнечного света, перемещающийся в воздухе.
Белл принял с восторгом идею фотофона. Он написал своему отцу: Я слышал, как луч солнца смеется, кашляет и поет!"
Однако оказалось, что новое изобретение не очень практично: солнечный свет был доступен только в течение дня. Даже плохая погода (туман, дождь, снег) блокировала луч света.
Несмотря ни на что, всю свою жизни Белл был уверен, что фотофон стал его наиболее многообещающей идеей. Он считал, что когда-нибудь люди будут использовать луч света, чтобы говорить друг с другом.
В течение почти одного века, ученые подобно Беллу мечтали об использовании света для связи. Они знали, что и свет, и электричество - колебания или волны. И они знали, что в секунду можно передать намного больше световых волн, чем электрических. По этой причине, свет может перенести большее количество информации, чем электричество, "текущее" по медным проводам.
Только в 60-70х годах XX века два изобретения сделали осуществимой мечту. В то время, ученые изобрели лазеры, мощные источники специального вида света. Другие исследователи развили оптические волокна, гибкие нити из очень прозрачного стекла, Они тоньше усов кота и могут быть длиной до 10 километров. Свет лазера может пройти через всю длину оптоволокна и все еще оставаться ярким. Так как оптические волокна могут служить как проводниками для света, они также называются светопроводники (lightguides).
В середине 70х, эти изобретения были объединены вместе. Теперь вспышка света несет информацию через оптическое волокно на большие расстояния. Эта новая и довольно важная технология называется волоконной оптикой.


  1. Физика

Как “работает” волоконная оптика?Всякий раз, когда Вы говорите с кем-то, звук вашего голоса проходит сквозь воздух к уху вашего собеседника в виде волн. Свет и электричество также могут быть представлены как волны.
3.применение в медицине.

В медицине оптоволокно получило довольно значимое применение. Медицинский инструмент эндоскоп сделан из связки оптических волокон, расположенных внутри длинной и тонкой трубки. Доктор вводит эту медицинскую "подзорную трубу" в горло пациента, живот или легкие, чтобы обнаружить отклонения. Одна связка волокон несет свет к месту исследования, другая - передает картину к окуляру. Это позволяет доктору увидеть внутренности человека без хирургического вмешательства. Иногда это помогает обнаружить ранние стадии серьезных заболеваний (например, рака), которые могут быть не видны на рентгеновских снимках. Миниатюрные инструменты в отдельном канале эндоскопа могут удалять образцы ткани для более детального обзора.


Ветеринары обследуют лошадей, котов, собак, и других животных подобными "эндоскопами". Домашние животные иногда проглатывают инородные объекты. С помощью "эндоскопа" ветеринар может обнаружить объект и быстро удалить его.


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница