bài giảng Laser và ứng dụng trong y học

Hiện t ợng phát xạ c ỡng bức Nguyên lý phát xạ Laser Khi chiếu một chùm ánh sáng vào một môi tr ờng vật chất sẽ có 3 hiện t ợng quang học cơ bản xảy ra : hấp thụ, phát xạ tự do và phát

trườngưđạiưhọcưyưkhoa Bộưmônưlýưsinhưyưhọc

Laser và ứng dụng

trong y học

Mục tiêu

1 Trình bày đ ợc cơ chế phát xạ photon c ỡng bức

2 Mô tả đ ợc nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phát

xạ tia LASER

3 Trình bày đ ợc các ứng dụng của LASER trong chẩn đoán

và điều trị

1 Khái niệm

Laser là viết tắt gồm chữ cái đầu của cụm từ tiếng Anh: Light Amplification

by Stimulated Emission of Radiation

(sự khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ c ỡng bức)

MÉu hµnh tinh nguyªn tö

2 Hiện t ợng phát xạ c ỡng bức

Nguyên lý phát xạ Laser

Khi chiếu một chùm ánh sáng vào một môi tr ờng vật chất sẽ có 3 hiện t ợng quang học cơ bản xảy ra : hấp thụ, phát xạ tự do và phát xạ c ỡng bức

 Khi ta chiếu vào môi tr ờng vật chất một chùm ánh sáng đơn sắc với năng l ợng

của mỗi photon = h thì chùm photon sẽ t ơng tác với các quang điện tử và c

ỡng bức các quang điện tử này phát xạ photon thứ cấp có cùng năng l ợng, h ớng truyền, độ phân cực, pha với photon đ gây ra c ỡng bức ã gây ra cưỡng bức

 Hiện t ợng phát xạ c ỡng bức mang tính chất khuyếch đại theo phản ứng dây chuyền: 1 sinh 2, 2 sinh 4 Nh vậy bức xạ c ỡng bức làm tăng số photon, tức là

có khả năng khuyếch đại ánh sáng qua môi tr ờng

 Đó chính là nguyên lý của hiện t ợng phát tia laser.

2 C¬ chÕ ph¸t x¹ c ìng bøc :

E4

E1

E2

E3

Laser

HÊp thô Ph¸t

quang

3 Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

Máy phát tia Laser có 3 bộ phận chính:

Để có hiệu ứng laser (chùm ánh sáng đ ợc khuyếch

đại) ta phải tạo môi tr ờng đặc biệt mà ở đấy hiện t ợng phát xạ c ỡng bức phải mạnh hơn hiện t ợng hấp thụ Hiệu ứng này chỉ xảy ra ở môi tr ờng mà các điện tử ở mức trên n2 lớn hơn số điện tử ở mức d ới n1 ( n2  n1 )

Môi tr ờng đặc biệt nh vậy gọi là môi tr ờng đảo ng

ợc độ tích luỹ Môi tr ờng này là thành phần cơ bản của mọi máy laser, có tên là hoạt chất laser.

3 Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

Ngoài hoạt chất, Máy phát tia Laser còn có một bộ phận quan trọng là nguồn kích thích (hay còn gọi là bơm năng l ợng ), nhằm cung cấp năng l ợng cho hoạt chất của laser

Nguồn kích thích có thể là bộ nguồn phát sáng (đèn Xênôn), máy phát cao tần, hoặc là nguồn phát

điện với mật độ dòng điện rất lớn ( hàng ngàn A/ cm2)

3 Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

- Buồng cộng h ởng có chức năng tăng c ờng sự

khuyếch đại ánh sáng bằng cách làm cho ánh sáng

phản xạ nhiều lần qua hoạt chất.

sơ đồ máy phát laser:

Lối ra của chùm laser Bơm năng l ợng

Môi tr ờng laser

G ơng phản xạ

1 phần(70-98%)

G ơng phản xạ

Toàn phần

Các tia laser đầu tiên sinh ra trong môi tr ờng hoạt chất phản xạ đi lại trong môi tr ờng, kích thích môi tr ờng làm phát ra các tia khác Các tia laser đi qua g ơng phản xạ một phần đi ra ngoài tạo thành lối ra của chùm laser Chùm laser có

4 Tính chất của chùm laser

Bản chất của tia laser là ánh sáng, cho nên tia laser

có đầy đủ các tính chất của chùm sáng: giao thoa,

nhiễu xạ, phản xạ , khúc xạ

Ngoài ra chúm ánh sáng Laser còn có những tính

chất sau:

a Độ đơn sắc rất cao

b Độ kết hợp rất cao.

c Độ định h ớng cao.

d Phát liên tục và phát xung cực ngắn.

ứng dụng trong Y hoc

Ng ời ta sử dụng laser nh nguồn sáng kích thích

huỳnh quang của những chất khác nhau trong các

tổ chức sống Sau đó nhờ nghiên cứu phổ huỳnh

quang của chùm laser, ng ời ta có thể chẩn đoán

tình trạng bệnh lý một cách chính xác.

Ph ơng pháp chẩn đoán này th ờng đ ợc áp

dụng trong kỹ thuật scaner và thiết bị hiển vi laser

a ứng dụng trong chẩn đoán

b ứng dụng trong điều trị

- Laser th ờng đ ợc sử dụng trong kỹ thuật hàn bong võng mạc và chữa bệnh glaucoma đ giúp cho hàng triệu ng ời khỏi mù loà.ã gây ra cưỡng bức

- Laser Ecimer với b ớc sóng vùng cực tím giúp điều chỉnh độ cong của giác mạc, chữa các bệnh loạn thị, viễn thị và cận thị.

- Laser He-Ne giúp làm giảm viêm nhiễm, đẩy nhanh quá trình biểu mô hoá, phục hồi sự nhạy cảm của giác mạc vì vậy dùng

điều trị bỏng nhiệt, bỏng hoá chất, loét giác mạc mắt

* Điều trị các bệnh Daliễu- Hoa liễu.

- Laser công suất cao đặc biệt là laser CO2 đ điều ã gây ra cưỡng bức

trị đ ợc các u mạch nông hoàn toàn không sẹo, xoá nếp nhăn, nốt ruồi, mụn cơm, sẹo lồi, các vết săm, tàn nhang, trứng cá, sạm da, sùi mào gà

- Laser công suất thấp (nh laser He-Ne) đ ợc sử dụng để điều trị các vết loét loạn d ỡng, các dạng ezema, viêm bì da thần kinh, vẩy nến, trứng cá

đỏ

* Sử dụng trong lĩnh vực ngoại khoa.

- Trong phẫu thuật : Ng ời ta dùng chùm tia laser CO 2 có mật độ công suất cao thay cho dao mổ thông th ờng, chùm laser đó đ ợc gọi là dao laser hay dao quang.

-Trong tim mạch : hiện nay, thành tựu lớn là kỹ thuật tạo hình bằng laser Ecimer Dùng laser kết hợp với nội soi trong phẫu thuật có thể tạo hình van tim và hàn các lỗ thông nhĩ, thông liên thất  laser có thể điều trị đ ợc các bệnh nhồi máu cơ tim, suy mạch vành nhẹ, cao huyết áp

và tai biến mạch máu n o.ã gây ra cưỡng bức

- Trong các tr ờng hợp nhiễm trùng ngoại khoa : Laser nội mạch đ ợc sử dụng rộng r i với mục đích phòng và ã gây ra cưỡng bức

điều trị nhiều loại nhiễm trùng ngoại khoa.

- Ngoài ra, laser còn ứng dụng điều trị các bệnh lý về mạch (nh xơ vữa, xơ cứng mạch máu) và điều trị các

* Laser trong lĩnh vực nội khoa.

cho trẻ em bị viêm phổi có tác dụng tăng chuyển hoá trong tế bào nhờ đó rút ngắn thời gian điều trị.

- Bệnh của cơ quan tiêu hoá : laser năng l ợng thấp có tác dụng kích thích quá trình tái tạo tổ chức hạt và quá trình biểu mô hoá do đó nó có tác dụng

điều trị các tổn th ơng loét đ ờng tiêu hoá

- Các bệnh về khớp : Laser đỏ có tác dụng giảm

đau và chống viêm ở các bệnh nhân bị bệnh thấp khớp Laser cũng có hiệu quả khi điều trị thoái hoá các khớp.

* Laser trong đông y và chuyên ngành thần kinh.

biệt gọi là laser châm cứu

Các hệ laser châm cứu có hiệu quả hơn so với các ph ơng pháp dùng kim thông th ờng

Dùng laser châm cứu có thể điều trị đ ợc rất nhiều bệnh nh là đau dây thần kinh, viêm khớp, đái

đ ờng, đái dầm, đau đầu, hen suyễn, phế quản

* Laser trong điều trị ung th

Đó là biện pháp điều trị bằng quang động lực, tức là chiếu những chùm laser có b ớc sóng

thích hợp vào các mô và cơ quan để kích thích

Khi ấy các hoá chất đó sẽ có tác dụng tiêu diệt

Ngoài ra, laser còn đ ợc sử dụng trong nhiều

chuyên ngành khác nh sản khoa và bệnh học

giới tính, răng hàm mặt, tai mũi họng