Các hiệu ứng quang đông và bay hơi của laser tác động lên cơ thể sống

Các hiệu ứng quang đông và bay hơi Khi năng lượng của bức xạ laser không quá lớn và được giải phóng trong một thời gian không quá nhanh, có thể đạt tới tác dụng quang đông, khi nhiệt độ vùng tổ chức chịu tác động tăng đến khoảng 60 – 100 o C. Khi đó tổ chức sinh học bị đông kết rồi hoại tử, dẫn tới hệ quả điều trị mong muốn. Tăng năng lượng và do đó mật độ năng lượng tăng lên, có thể đạt tới tác dụng than hóa, khi nhiệt độ tổ chức đạt tới 100 – 300 o C, hay tác dụng bay hơi tổ chức khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng 300 o C. Khi đó cả các matrix rắn của tổ chức sinh học cũng nhận đủ năng lượng để bốc bay, tạo cơ sở ứng dụng cho dao mổ laser trong y học. Hiệu ứng quang cơ Trong số các hiệu ứng quang cơ, bóc lớp bằng laser excimer vùng tử ngoại Muốn đạt được một hiệu ứng bóc lớp phi nhiệt như vậy, cần dùng các xung laser cực ngắn, cỡ nano giây (10 –9 s), công suất đỉnh cực cao và nằm trong một ngưỡng hiệu ứng rất hẹp. Cường độ ngưỡng của hiệu ứng bóc lớp quang cơ phụ thuộc trước hết vào bước sóng của laser. Mật độ năng lượng ngưỡng để bóc lớp của laser excimer 10 lần nhỏ hơn laser CO 2 và 100 lần nhỏ hơn Nd:YAG. Tổ chức sinh học chứa các phân tử hữu cơ kích thước lớn, ở giữa là vô số các phân tử nước liên kết và không liên kết. Bức xạ laser vùng tử ngoại chỉ bị các phân tử hữu cơ hấp thụ. Khi năng lượng hấp thụ đạt giá trị ngưỡng, các mạch hữu cơ bị đứt gãy và xuất hiện các vi nổ trong một vùng kích thước khá lớn so với kích thước phân tử hữu cơ. Nước bị đẩy ra khỏi vùng này Ưu điểm của bóc lớp bằng laser excimer là tổ chức sinh học được bóc từng lớp rất mỏng, chỉ cỡ vài chục micron (vài phần trăm của một milimet). Với các xung laser khoảng 100 Hz như được dùng trong thực hành, tốc độ bóc lớp ở mức đại thể sẽ là vài mm một giây, một giá trị thích hợp cho các can thiệp tinh tế như tạo hình mạch vành hay phẫu thuật giác mạc. Hiệu ứng quang cơ của các laser công suất cao siêu xung cũng được dùng trong chuyên khoa tiết niệu để phá sỏi qua nội soi CÁC HIỆU ỨNG NHIỆT Phân hủy quang nhiệt: Các hiệu ứng tăng nhiệt trong phạm vi hẹp Tăng nhiệt : 37 – 42 o C: tổn thương nhiệt thuận nghịch, 43 – 60 o C: tổn thương nhiệt bất thuận nghịch như tiêu màng, biến dạng tổ chức, biến tính enzyme. Than hóa : 100 – 300 o C: sấy khô, bay hơi nước và than hóa. QUANG ION HÓA HAY QUANG TÁCH Bóc lớp Nổ nhiệt nhanh (như trong tạo hình mạch) Quang cắt các liên kết đứt gãy quang, sóng xung kích cơ học (như trong laser phá sỏi). Quang tách. Các hiệu ứng trên có vai trò khác nhau trong thực hành y học Tăng nhiệt được dùng trong nhiệt trị ung thư, khi tế bào ung thư trở nên rất nhạy cảm với các tác nhân ngoài khi ở nhiệt độ tới 42 o C. Quang đông và bay hơi tổ chức là hai hiệu ứng nhiệt có ứng dụng nổi bật trong laser ngoại khoa. Trong khi đó, quang ion hóa hay quang tách là cơ sở của việc ứng dụng các laser siêu xung hay laser eximer trong một số can thiệp rất tinh tế như tạo hình mạch hay phẫu thuật giác mạc