Медицинская фотоника

В настоящее время активно ведутся исследования и разработки сравнительно простых в использовании, мобильных и компактных лазерных систем, в том числе волоконных, работающих в двухмикронной области спектра. 

В медицине активно применяются лазеры, работающие как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Для двухмикронной области спектра – это тулиевые и гольмиевые лазерные системы, как правило, твердотельные (Tm:YAG, Ho:YAG) и довольно объемные системы, работающие в режиме генерации высокоэнергетичных длинных импульсов (порядка 100–250 мкс) с низкой частотой повторения. Однако наличие разнообразных патологий требует индивидуального подхода и точного выбора оптимальных режимов работы лазера (включая длину волны генерации), обеспечивающих снижение травм при операциях. Такие режимы могут обеспечить, тулиевые или гольмиевые волоконные лазеры, позволяющие получить генерацию излучения в диапазоне длин волн 1,9 – 2,2 мкм. Поскольку в данном диапазоне коэффициент поглощения тканей изменяется от долей до десятков см-1, то можно подобрать длину волны генерации для воздействия как на слабопоглощающие (жировая ткань), так и на сильнопоглощающие (мышечные ткани, спинной мозг и твердая мозговая оболочка спинного мозга) тканей.  

Предлагается проведение экспериментов по бесконтактному и контактному методам воздействия лазерного излучения на различные биологические ткани: образцы жировых, мышечных тканей, кожу, образцы внутренних органов желудочно-кишечного тракта, печени, почек, спинного мозга, слизистой ткани, хрящевой ткани, зубной ткани и др. 

Цели проекта:

1.  Проведение экспериментов по воздействию лазерного излучения на образцы неживых биологических тканей необходимо для изучения механизмов и наблюдения временной статистики разрушения биотканей, а также для определения оптимальных параметров лазерного излучения. 
2. Определение параметров излучения, при которых тепловое воздействие приводит к обратимым или необратимым деформациям тканей.
3. Компьютерное моделирование процессов взаимодействия лазерного излучения с исследуемыми биологическими тканями для целей прогнозирования возможных результатов взаимодействия.  

Результаты проекта 

 Созданы источники лазерного излучения: 

1. Иттербиевый волоконный лазер с длиной волны излучения 1125 нм, мощностью до 15 Вт с металлической феруллой FC/APC на выходе. 
2. Гольмиевый волоконный лазер с длиной волны излучения 2100 нм, мощностью до 4 Вт с металлическими феруллами FC/APC на входе и выходе, работающий в непрерывном и импульсном режиме (самомодуляция добротности); возможно изменение длин волн излучения в спектральном диапазоне 2.02 – 2.12 мкм. 
3. Разработаны волоконные модули – интерферометров для модуляции лазерного излучения (интерферометр Маха-Цендера). 
4. Создан волоконный кабель для осуществления воздействия лазерного излучения на образцы биологических тканей. 
5. Проведены предварительные эксперименты по воздействию лазерного излучения на жировые ткани. 

Руководитель направления в ИФИТ: Чехлова Тамара Константиновна.