LASER Y HỌC VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN

LASER Y HỌC VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN

LASER Y HỌC VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN ThS Đặng Vũ Hoàng Phân viện Vật lý Y Sinh học VẬT LÝ LASER “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” “Khuyếch đại ánh sáng xạ cưỡng bức” Lịch sử • • • • • Albert Einstein: nêu khái niệm 1917 Theodore Maiman: laser Ruby 1960 Townes, Basov Prokhorov: nobel 1964 Schawlow: nobel 1981 Laser y học laser ngoại khoa Laser? • Sóng & hạt • Photon • Hồng ngoại • Khả kiến • Tử ngoại Phân loại xạ điện từ Màu Khoảng bước sóng tím ~ 430 đến 380 nm chàm ~ 500 đến 430 nm lam ~ 520 đến 500 nm lục ~ 565 đến 520 nm vàng ~ 590 đến 565 nm da cam đỏ ~ 625 đến 590 nm ~ 740 đến 625 nm Hồng ngoại gần: từ 750 nm đến 2,5 mm Hồng ngoại trung: từ 2,5 mm đến 10 mm Hồng ngoại xa: từ 10 mm đến mm UVA: 400 nm – 320 nm UVB: 320 nm – 290 nm UVC: 290 nm – 100 nm Laser? Trạng thái Trạng thái kích thích Dịch chuyển quang học Albert Einstein: cưỡng > tự phát  khuyếch đại ánh sáng Laser? Đơn sắc Trực chuẩn Kết hợp Buồng cộng hưởng Nguồn nuôi • Phương pháp xạ điện từ Năng lượng xạ điện từ • Phương pháp va chạm Động e tự • Phương pháp bơm điện tử Điện tử + lỗ trống  photon Phân loại laser • • • • • • • • Laser khí: He-Ne, CO2, Argon Laser rắn: Nd:YAG, Er:YAG, Er:glass Laser bán dẫn: Diode Laser màu: Rh6G Laser kim loại: vàng, đồng Laser excimer: ArF, XeCl, KrF Laser hoá học Laser điện tử tự Laser công suất thấp • Mạch hô hấp tế bào: phổ hấp thụ laser cytochrome mạch trùng với phổ ty thể  tăng tổng hợp ATP • Các liên kết hydro: lượng liên kết 3-7 kcal/mol tương đương với lượng photon vùng hồng ngoại  liên kết hấp thụ photon laser  kích thích sinh học • Oxy phân tử tổ chức sinh học hấp thụ laser  thay đổi tính đàn hồi màng hông cầu  cải thiện tuần hoàn • Các hệ enzyme hấp thụ laser  tăng hoạt hóa Phương pháp điều trị • Chiếu • Laser châm • Laser nội mạch Tăng hoạt tính nhiều enzym quan trọng Tăng tổng hợp ATP Kích thích tổng hợp AND ARN Kích thích tổng hợp protein Hoạt hóa chức hệ tuần hoàn Kích thích miễn dịch đặc hiệu Kháng viêm Giảm đau Giảm dị ứng cục toàn thân Ứng dụng y học • Nhiễm trùng có mủ những vết loét lâu liền sẹo • Điều trị bệnh da • Điều trị bệnh niêm mạc khoang miệng mô quanh • Điều trị bệnh tai mũi họng cấp tính mãn tính • Điều trị viêm khớp dạng thấp, hư xương – sụn gian đốt sống thoái hóa xương khớp biến dạng • Điều trị bệnh tim mạch: Nhồi máu tim; thiếu máu tim Laser công suất cao • Hiệu ứng quang nhiệt • Hiệu ứng quang phân hủy nhiệt chọn lọc • Hiệu ứng quang • Hiệu ứng quang bóc lớp • Hiệu ứng quang động học Ứng dụng y học • Sử dụng dao mổ, đặc biệt hữu hiệu mổ nội soi • Dùng quang đông mạch (trong ngoại khoa da liễu) • Điều trị tổn thương mạch máu, tổn thương sắc tố da Ứng dụng laser tim mạch Điều trị ngoại khoa nhịp nhanh thất laser: Tái tạo phân bố mạch laser xuyên qua tim Tạo hình mạch laser chọc qua da Nối vi phẫu động mạch laser Ứng dụng laser nhãn khoa Quang đông võng mạc bệnh tiểu đường Quang đông võng mạc bong võng mạc Điều trị glaucoma laser Laser Excimer điều trị tật khúc xạ mắt Ứng dụng laser tạo hình da Phẫu thuật mặt hàm laser Ứng dụng laser ngoại khoa thẩm mỹ Xóa nếp nhăn khuôn mặt lão hóa Điều trị sẹo lồi (Keloid) Điều trị tổn thương sắc tố da Phẫu thuật vùng hậu môn – trực tràng laser Cắt trĩ Viêm quang hậu môn lỗ dò cận trực tràng Phẫu thuật vết nứt rạn hậu môn Sử dụng laser phụ khoa Điều trị bệnh màng tử cung lạc chỗ (e dometriosis) Khoét chóp cổ tử cung laser Sử dụng laser CO2 điều trị vô sinh Nguy hiểm laser !!! Bức xạ laser có độ nguy hiểm cao tính chất đặc thù sau: • Tia laser nhiều vô hình ý thức mức độ nguy hiểm thấp thực tế nhiều • Tia laser tác dụng xa độ suy giảm không đáng kể • Công suất tức thời cao 80MW = 4tr bóng đèn thông thường! An toàn !!!!!! • Mật độ công suất Mật độ công suất cao tổn thương xạ laser gây nặng • Thời gian tác động Thời gian tác động dài tổn thương nặng • Bước sóng laser Các xạ laser bước sóng khác có hệ số hấp thụ khác mô sinh học Hệ số hấp thụ cao tổn thương nặng • Tính chất quang học vùng mô bị tác động Các mô khác có hệ số phản xạ, tán xạ hấp thụ khác bước sóng laser khác Mắt Hỏng hệ thần kinh thị giác Tổn thương không hồi phục Công suất nhỏ: khả phân biệt màu sắc, khả nhìn đêm Công suất cao: bỏng võng mạc Bỏng giác mạc, đục thuỷ tinh thể bốc bay nhiệt Viêm giác mạc, sung huyết, bóc lớp giác mạc (bốc bay phi nhiệt) Đục thuỷ tinh thể Cường độ xạ cao: tượng bốc bay mô CHÚ Ý TIA PHẢN XẠ !!!!!!!!!! Bảo vệ mắt I in  10OD I out OD = Tức độ chênh lệch cường độ xạ trước sau kính 10.000 đến 100.000 lần Nguy hiểm với da • Ít tồn vĩnh viễn dẫn đến mát chức • Bức xạ vùng phổ tử ngoại chiếu vào da lâu ngày gây ban đỏ (bỏng da), ung thư da da lão hoá • Chỉ tương đương với ánh nắng liều lượng nhỏ, không coi nguy hiểm • Bức xạ vùng phổ hồng ngoại gây bỏng da tiếp xúc với nguồn xạ mạnh thời gian lâu • Làm việc thường xuyên với laser excimer (nguồn xạ có nguy gây ung thư) phải dùng quần áo găng tay bảo vệ thích hợp Mức độ an toàn Nhóm Các laser có công suất thấp Các laser an toàn mắt, nhìn trực tiếp vào tia thời gian dài Nhóm Các laser phát xạ khả kiến với công suất thấp Các laser an toàn mắt nhìn thẳng vào tia thời gian 0,25 s Nhóm 3A Các laser công suất trung bình Các laser an toàn mắt nhìn thẳng vào tia thời gian 0,25 s Nhóm 3B Các laser công suất trung bình, không an toàn mắt Nhóm Các laser công suất cao, không an toàn mắt Có thể nguy hiểm da, gây hoả hoạn, tia tán xạ nguy hiểm Thông dụng y tế Bước sóng (nm) Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm 488 514 < 0,4 mW < mW < 0,5 W > 0,5 W He-Ne, liên tục 632,8 < 0,65 mW < mW < 0,5 W > 0,5 W Nd:YAG, liên tục 1064 < 0,62 mW - < 0,5 W > 0,5 W Nd:YAG, xung 10 ns 1064 Xung đơn < mJ - > mJ < 0,34 J/cm2 >2 mJ > 0,34 J/cm2 10.060 < 0,8 mW - < 0,5 W > 0,5 W 910 [...]... Các laser phát bức xạ khả kiến với công suất thấp Các laser n y an toàn đối với mắt nếu chỉ nhìn thẳng vào tia trong thời gian dưới 0,25 s Nhóm 3A Các laser công suất trung bình Các laser n y an toàn đối với mắt nếu chỉ nhìn thẳng vào tia trong thời gian dưới 0,25 s Nhóm 3B Các laser công suất trung bình, không an toàn đối với mắt Nhóm 4 Các laser công suất cao, không an toàn đối với mắt Có thể nguy... coi là nguy hiểm quá • Bức xạ vùng phổ hồng ngoại g y bỏng da khi tiếp xúc với nguồn bức xạ mạnh trong một thời gian khá lâu • Làm việc thường xuyên với laser excimer (nguồn bức xạ có nguy cơ g y ung thư) thì phải dùng quần áo và găng tay bảo vệ thích hợp Mức độ an toàn Nhóm 1 Các laser có công suất rất thấp Các laser n y an toàn đối với mắt, ngay cả khi nhìn trực tiếp vào tia trong thời gian dài Nhóm... mạc khoang miệng và mô quanh răng • Điều trị bệnh tai mũi họng cấp tính và mãn tính • Điều trị viêm khớp dạng thấp, hư xương – sụn gian đốt sống và thoái hóa xương khớp biến dạng • Điều trị các bệnh tim mạch: Nhồi máu cơ tim; thiếu máu cơ tim Laser công suất cao • Hiệu ứng quang nhiệt • Hiệu ứng quang phân h y nhiệt chọn lọc • Hiệu ứng quang cơ • Hiệu ứng quang bóc lớp • Hiệu ứng quang động học Ứng... hoàn • Các hệ enzyme hấp thụ laser  tăng hoạt hóa Phương pháp điều trị • Chiếu ngoài • Laser châm • Laser nội mạch Tăng hoạt tính của nhiều enzym quan trọng Tăng tổng hợp ATP Kích thích tổng hợp AND và ARN Kích thích tổng hợp protein Hoạt hóa chức năng hệ tuần hoàn Kích thích miễn dịch đặc hiệu Kháng viêm Giảm đau Giảm dị ứng cục bộ và toàn thân Ứng dụng trong y học • Nhiễm trùng có mủ và những vết... Hấp thụ Độ xuyên sâu (37%) Laser công suất thấp • Mạch hô hấp tế bào: phổ hấp thụ laser của các cytochrome trong mạch trùng với phổ của ty thể  tăng tổng hợp ATP • Các liên kết hydro: năng lượng của liên kết 3-7 kcal/mol tương đương với năng lượng photon vùng hồng ngoại  các liên kết n y hấp thụ photon của laser  kích thích sinh học • Oxy phân tử trong tổ chức sinh học hấp thụ laser  thay đổi tính... dụng trong y học • Sử dụng như dao mổ, đặc biệt hữu hiệu trong mổ nội soi • Dùng quang đông mạch (trong ngoại khoa da liễu) • Điều trị các tổn thương mạch máu, các tổn thương sắc tố da Ứng dụng laser trong tim mạch Điều trị ngoại khoa nhịp nhanh thất bằng laser: Tái tạo sự phân bố mạch bằng laser xuyên qua cơ tim Tạo hình mạch bằng laser chọc qua da Nối vi phẫu động mạch bằng laser Ứng dụng laser trong... tràng bằng laser Cắt trĩ Viêm quang hậu môn và lỗ dò cận trực tràng Phẫu thuật các vết nứt rạn hậu môn Sử dụng laser trong phụ khoa Điều trị bệnh màng trong tử cung lạc chỗ (e dometriosis) Khoét chóp cổ tử cung bằng laser Sử dụng laser CO2 trong điều trị vô sinh Nguy hiểm laser !!! Bức xạ laser có độ nguy hiểm cao do các tính chất đặc thù sau: • Tia laser nhiều khi vô hình ý thức về mức độ nguy hiểm thấp... nhiều • Tia laser tác dụng xa độ suy giảm không đáng kể • Công suất tức thời cao 80MW = 4tr bóng đèn thông thường! An toàn !!!!!! • Mật độ công suất Mật độ công suất càng cao thì tổn thương do bức xạ laser g y ra càng nặng • Thời gian tác động Thời gian tác động càng dài thì tổn thương càng nặng • Bước sóng laser Các bức xạ laser bước sóng khác nhau có hệ số hấp thụ khác nhau đối với mô sinh học Hệ số... tượng bốc bay mô CHÚ Ý TIA PHẢN XẠ !!!!!!!!!! Bảo vệ mắt I in  10OD I out OD = 4 hoặc 5 Tức là độ chênh lệch cường độ bức xạ trước và sau kính là 10.000 đến 100.000 lần Nguy hiểm với da • Ít khi tồn tại vĩnh viễn và dẫn đến mất mát chức năng • Bức xạ vùng phổ tử ngoại chiếu vào da lâu ng y có thể g y ban đỏ (bỏng da), ung thư da và da lão hoá • Chỉ tương đương với ánh nắng liều lượng nhỏ, và không được... da Nối vi phẫu động mạch bằng laser Ứng dụng laser trong nhãn khoa Quang đông võng mạc trong bệnh tiểu đường Quang đông võng mạc trong bong võng mạc Điều trị glaucoma bằng laser Laser Excimer trong điều trị tật khúc xạ của mắt Ứng dụng laser trong tạo hình và da Phẫu thuật mặt hàm bằng laser Ứng dụng laser trong ngoại khoa thẩm mỹ Xóa nếp nhăn trên khuôn mặt lão hóa Điều trị sẹo lồi (Keloid) Điều