bài giảng Laser và ứng dụng trong y học

tr­êng­®¹i­häc­y­khoa
Bé­m«n­lý­sinh­y­häc

Laser vµ øng dông
trong y häc

08/31/16

1


Mục tiêu
1. Trình bày đợc cơ chế phát xạ photon cỡng bức
2. Mô tả đợc nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phát
xạ tia LASER
3. Trình bày đợc các ứng dụng của LASER trong chẩn đoán
và điều trị

08/31/16

2


1. Kh¸i niÖm
Laser lµ viÕt t¾t gåm ch÷ c¸i ®Çu cña
côm tõ tiÕng Anh: Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation
(sù khuyÕch ®¹i ¸nh s¸ng b»ng ph¸t
x¹ cìng bøc).

08/31/16

3


MÉu hµnh tinh nguyªn tö

08/31/16

4


2. Hiện tợng phát xạ cỡng bức
Nguyên lý phát xạ Laser
Khi chiếu một chùm ánh sáng vào một môi trờng vật chất sẽ có 3 hiện tợng
quang học cơ bản xảy ra : hấp thụ, phát xạ tự do và phát xạ cỡng bức.


Khi ta chiếu vào môi trờng vật chất một chùm ánh sáng đơn sắc với năng lợng
của mỗi photon = h thì chùm photon sẽ tơng tác với các quang điện tử và c
ỡng bức các quang điện tử này phát xạ photon thứ cấp có cùng năng lợng, h
ớng truyền, độ phân cực, pha... với photon đã gây ra cỡng bức.



Hiện tợng phát xạ cỡng bức mang tính chất khuyếch đại theo phản ứng dây
chuyền: 1 sinh 2, 2 sinh 4...Nh vậy bức xạ cỡng bức làm tăng số photon, tức là
có khả năng khuyếch đại ánh sáng qua môi trờng.

Đó chính là nguyên lý của hiện tợng phát tia laser.
08/31/16

5


2. C¬ chÕ ph¸t x¹ cìng bøc:

E4
E3
E2

Laser

HÊp thô

E1

Ph¸t
quang

08/31/16

6


3. Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

Máy phát tia Laser có 3 bộ phận chính:
* Môi trờng hoạt chất:

Để có hiệu ứng laser (chùm ánh sáng đợc khuyếch đại)
ta phải tạo môi trờng đặc biệt mà ở đấy hiện tợng phát
xạ cỡng bức phải mạnh hơn hiện tợng hấp thụ. Hiệu
ứng này chỉ xảy ra ở môi trờng mà các điện tử ở mức
trên n2 lớn hơn số điện tử ở mức dới n1 ( n2 > n1 ).
Môi trờng đặc biệt nh vậy gọi là môi trờng đảo ngợc độ
tích luỹ. Môi trờng này là thành phần cơ bản của mọi
máy laser, có tên là hoạt chất laser.

08/31/16

7


3. Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

* Nguồn kích thích:
Ngoài hoạt chất, Máy phát tia Laser còn có một bộ
phận quan trọng là nguồn kích thích (hay còn gọi là
bơm năng lợng ), nhằm cung cấp năng lợng 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) .

08/31/16

8

3. Nguyên lý máy phát xạ tia Laser

* Buồng cộng hởng:
- Buồng cộng hởng có chức năng tăng cờng sự
khuyếch đại ánh sáng bằng cách làm cho ánh sáng
phản xạ nhiều lần qua hoạt chất.

08/31/16

9


sơ đồ máy phát laser:

Bơm năng lợng

Lối ra của
chùm laser

Môi trờng laser
Gơng phản xạ
Toàn phần

Gơng phản xạ
1 phần(70-98%)

08/31/16

Các tia laser đầu tiên
sinh ra trong môi trờng

hoạt chất phản xạ đi
lại trong môi trờng,
kích thích môi trờng
làm phát ra các tia
khác. Các tia laser đi
qua gơng phản xạ một
phần đi ra ngoài tạo
thành lối ra của chùm
laser. Chùm laser có
thể phát liên tục hoặc
phát thành xung.

10


08/31/16

CÊu tróc ®iÓn h×nh cña laser vµ qu¸ tr×nh h×nh thµnh tia laser

11


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 hớng cao.
d. Phát liên tục và phát xung cực ngắn.
08/31/16

12


ứng dụng trong Y hoc
a. ứng dụng trong chẩn đoán
Ngời 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, ngời ta có thể chẩn đoán
tình trạng bệnh lý một cách chính xác.
Phơng pháp chẩn đoán này thờng đợc áp
dụng trong kỹ thuật scaner và thiết bị hiển vi laser

08/31/16

13


b. ứng dụng trong điều trị
* Điều trị nhãn khoa:
- Laser thờng đợc sử dụng trong kỹ thuật hàn bong võng mạc và
chữa bệnh glaucoma đã giúp cho hàng triệu ngời khỏi mù loà.
- Laser Ecimer với bớc 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...

08/31/16

14


* Điều trị các bệnh Daliễu- Hoa liễu.
- Laser công suất cao đặc biệt là laser CO2 đã điều 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) đợc sử dụng để
điều trị các vết loét loạn dỡng, các dạng ezema, viêm
bì da thần kinh, vẩy nến, trứng cá đỏ...

08/31/16

15


* Sử dụng trong lĩnh vực ngoại khoa.
- Trong phẫu thuật : Ngời ta dùng chùm tia laser CO2 có
mật độ công suất cao thay cho dao mổ thông thờng, chùm
laser đó đợc 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 đợc các
bệnh nhồi máu cơ tim, suy mạch vành nhẹ, cao huyết áp

và tai biến mạch máu não.
- Trong các trờng hợp nhiễm trùng ngoại khoa : Laser
nội mạch đợc sử dụng rộng rãi với mục đích phòng và
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
chứng loạn dỡng.
08/31/16

16


* Laser

trong lĩnh vực nội khoa.

- Bệnh của cơ quan hô hấp : laser He-Ne có thể
điều trị viêm phổi mãn . Chiếu laser nội khí quản
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 lợng
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 thơng loét đờng 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.
08/31/16

17


* Laser trong đông y và chuyên ngành thần kinh.

Ngời ta đã phát minh ra một loại thiết bị y tế đặc
biệt gọi là laser châm cứu.
Các hệ laser châm cứu có hiệu quả hơn so với
các phơng pháp dùng kim thông thờng.
Dùng laser châm cứu có thể điều trị đợc rất
nhiều bệnh nh là đau dây thần kinh, viêm khớp, đái
đờng, đái dầm, đau đầu, hen suyễn, phế quản....

08/31/16

18


* Laser trong điều trị ung th .

Đó là biện pháp điều trị bằng quang động
lực, tức là chiếu những chùm laser có bớc sóng
thích hợp vào các mô và cơ quan để kích thích
(hoạt hoá) các hoá chất đã đợc đa vào trớc đó.
Khi ấy các hoá chất đó sẽ có tác dụng tiêu diệt
hoặc kìm hãm sự phát triển của tế bào ung th.
Ngoài ra, laser còn đợc sử dụng trong nhiều
chuyên ngành khác nh sản khoa và bệnh học
giới tính, răng hàm mặt, tai mũi họng....

08/31/16

19


08/31/16

20