Лазер режет плоть: Тонкость взрывов

Лазерные скальпели – один из самых технологичных инструментов современной хирургии. Но до сих пор ученые плохо понимали взаимодействие лазерного луча с живой тканью.
Популярная механика
Популярная механика редакция

Группа американских исследователей под руководством Шейна Хатсона (Shane Hutson) изучила процесс разрезания тканей организма лучом лазера. Эффект, который оказывает луч на живые клетки, различается в зависимости от длины волны, интенсивности и продолжительности излучения — что неудивительно. Гораздо более интересным оказался тот факт, что сам процесс разрезания лазерным лучом является серией чередующихся микровзрывов.

При воздействии пульсирующим с частотой в миллионные доли секунды лучом разрез появляется одним из двух способов.

Лазеры среднего ИК-диапазона прожигают клетки. Иначе говоря, они нагревают ткань до температуры, при которой разрушаются химические связи молекул в ней. Поскольку при этом происходит «заплавление», прижигание краев разрезанной ткани, такие лазеры особенно удобны для операций, чреватых обильным кровотечением.

Лазеры, продуцирующие более коротковолновое излучение — ближнего инфракрасного, видимого или ультрафиолетового диапазоне — воздействуют совершенно иначе. Они вызывают череду микроскопических взрывов: каждая высокоэнергетическая пульсация не только нагревает небольшой участок ткани, но фактически превращает ее в заряженную плазму, которая и вызывает крохотный взрыв. В результате разрез получается намного более тонким и повреждает меньше окружающих клеток. Такие лазеры удобны для хирургии глаза и нейрохирургии, где требуется особенно тонкая работа.

До сих пор взаимодействие лазерных лучей с материалом исследовалось на примере воды — считалось, что живые ткани, во многом состоящие из воды, будут реагировать так же. Однако группой Хатсона были выявлены и некоторые отличия. В частности, появление плазменных «пузырей» во много определяется эластичностью разных участков ткани. Кроме того, некоторые биологические молекулы (например, хромофоры), эффективно поглощающие энергию, затрудняют образование микрообластей плазмы. В итоге воздействие луча на живую ткань оказывается более узко направленным, чем в простой воде.

Еще более эффективными могут стать скальпели, созданные с использованием нанотехнологий: они позволят вести операции на отдельных клетках — читайте об этом: "Тонкий надрез«.

По публикации Roland Piquepaille′s Technology Trends