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 bằng bức xạ cưỡng bức”.


Lịch sử
•
•
•
•
•

Albert Einstein: nêu khái niệm 1917
Theodore Maiman: laser Ruby 1960
Townes, Basov và Prokhorov: nobel 1964
Schawlow: nobel 1981
Laser y học và laser ngoại khoa


Laser?
• Sóng & hạt
• Photon

• Hồng ngoại
• Khả kiến

• Tử ngoại


Phân loại bức 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 1 mm

UVA:

400 nm – 320 nm

UVB:

320 nm – 290 nm

UVC:

290 nm – 100 nm


Laser?

Trạng thái cơ bản
Trạng thái kích thích
Dịch chuyển quang học

Albert Einstein: nếu cưỡng bức > tự phát  khuyếch đại ánh sáng


Laser?
Đơn sắc
Trực chuẩn
Kết hợp


Buồng cộng hưởng


Nguồn nuôi
• Phương pháp bức xạ điện từ
Năng lượng bức xạ điện từ
• Phương pháp va chạm
Động năng của e tự do
• 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 hơi kim loại: hơi vàng, hơi đồng
Laser excimer: ArF, XeCl, KrF
Laser hoá học
Laser điện tử tự do


Chế độ phát
• Liên tục
• Xung
Ngắt tia cơ học
Nguồn nuôi dạng xung
Thay đổi điều kiện cộng hưởng

Tinh thể phi tuyến KTP  nhân đôi tần số


Các thông số laser
•
•
•
•

•
•

Bước sóng
Độ đơn sắc
Năng lượng xung
Độ rộng xung
Công suất
Công suất xung

• Công suất trung
bình
• Độ chói phổ
• Vết chạm
• Mật độ năng lượng
• Mật độ công suất


Phương pháp chiếu

Quang sợi

Chiếu thẳng

Cánh tay khớp


Tương tác laser – cơ thể sống

Khúc xạ

Phản xạ

Tán xạ

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 này hấp thụ
photon của laser  kích thích sinh học.
• Oxy phân tử trong tổ chức sinh học hấp thụ
laser  thay đổi tính đàn hồi của màng hông
cầu  cải thiện tuần 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 loét lâu liền
sẹo
• Điều trị các bệnh ngoài da
• Điều trị các bệnh của niêm 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 hủy
nhiệt chọn lọc
• Hiệu ứng quang cơ
• Hiệu ứng quang bóc lớp
• Hiệu ứng quang động học


Ứng 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 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 trị tổn thương sắc tố da
Phẫu thuật vùng hậu môn –
trực 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 hơn thực tế rất
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 gây 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 hấp thụ càng cao thì tổn
thương càng nặng.
• Tính chất quang học của vùng mô bị tác
động. Các mô khác nhau có các hệ số phản xạ,
tán xạ và hấp thụ khác nhau đối với các bước
sóng laser khác nhau.

Mắt
Hỏng hệ thần kinh thị giác.
Tổn thương không hồi phục
được. Công suất nhỏ: khả
năng phân biệt màu sắc, khả
năng nhìn đêm. Công suất
cao: bỏng võng mạc.
Bỏng giác mạc, đục thuỷ tinh
thể và bốc bay nhiệt.
Viêm giác mạc, sung huyết,
bóc lớp giác mạc (bốc bay phi
nhiệt).
Đục thuỷ tinh thể. Cường độ
bức xạ quá cao: hiện tượng
bốc bay mô.
CHÚ Ý TIA PHẢN XẠ !!!!!!!!!!