Аппаратом лазерной терапии является определенный прибор — оптический квантовый генератор (лазер). Это прибор, в основе работы которого лежит процесс усиления света веществом за счет стимулированного испускания излучения.
Вне зависимости от того, какой лазер, он имеет обобщенную схему своей конструкции. Каждый оптический квантовый генератор состоит из следующих компонентов: активное вещество, оптический резонатор, который включает в себя два зеркала, блок возбуждения активного вещества (источник питания). Стоит отметить, что в качестве активного вещества могут служить газ, жидкость и твердое тело (в основном кристалл).
Оптические зеркала располагаются перпендикулярно к оси лазера. Причем одно из зеркал имеет коэффициент отражения, приближенный к 100%, в то время как другое — в интервале от 40 до 98% в зависимости от типа лазера, а именно: чем выше коэффициент усиления вещества, тем ниже коэффициент отражения. Именно второе зеркало является выходным, т. е. через него генерируемый световой поток выходит из самого лазера. Источник питания служит для того, чтобы осуществить процесс возбуждения активного вещества и сделать его инверсным.
Для того чтобы рассмотреть принцип работы оптического квантового генератора, представим схему расположения атомов вещества на нескольких уровнях. Таким образом, в том случае, если возбужденный атом активного вещества располагается на третьем уровне, после чего спонтанно переходит на второй уровень, происходит излучение фотона с какой-то определенной частотой. Далее он, пролетая мимо такого же возбужденного атома, обеспечивает излучение еще одного фотона, в результате чего в веществе их оказывается два. Затем они вызывают стимулированное излучение у следующих двух возбужденных атомов, в результате чего их число становится равным четырем.
Посредством подобного лавинообразного процесса происходит увеличение числа излучаемых фотонов, что приводит к усилению света, при этом поглощение активным веществом излучаемых фотонов достаточно маленькое.
Большое количество стимулированно излученных фотонов отражается от второго зеркала, потом процесс усиления света веществом продолжается в направлении первого зеркала. После этого происходит обратное движение: от первого зеркала ко второму.
Данный процесс продолжается большое количество раз, в результате чего световой поток проходит через активное вещество и усиливает свет. При этом внутри резонатора накапливается световая энергия, часть которой излучается в пространство посредством полупрозрачного зеркала резонатора. Но следует сказать, что такое же количество энергии, которое теряет резонатор на излучение, приобретается от источника питания через стимулированное излучение возбужденных источников атомов активного вещества.
Началом существования оптического квантового генератора считается 1960 г., поскольку именно в этом году был создан первый в мире лазер. Впоследствии конструкция претерпевала изменения, что сделало его более удобным прибором. И он получил применение в самых различных областях, в том числе в биологии и медицине.
Свое широкое распространение оптические квантовые генераторы получили за счет того, что обладали рядом специфических свойств излучения.
Лазеры применяются в офтальмологии и дерматологии, онкологии и стоматологии, лабораторной и функциональной диагностике и др. Но наиболее правильным будет не перечисление областей медицины, где нашли применение лазеры, а выявление тех направлений, которые вытекают из взаимодействия лазерного излучения с биологическим объектом.
Таких направлений можно выделить три: лазерная хирургия, лазерная терапия, а также макро- и микродиагностика. Причем первые два направления ориентированы на воздействие лазерного света на биологический объект с определенными лечебными целями, а последнее направление — на получение информации о биологическом объекте на основе изучения свойств вторичного излучения.
В основе лазерной хирургии лежит использование высокоинтенсивных оптических квантовых генераторов, тогда как в лазерной терапии применяются низкоинтенсивные оптические квантовые генераторы.
Что же касается двух остальных видов лазерной диагностики, то макродиагностика — это процесс исследования органов и клеток. Микродиагностика — это процесс исследования биологических объектов на молекулярном уровне. В основном макродиагностика применяется в практической и теоретической медицине, а микродиагностика — для фундаментальных биологических исследований.
Основное замечательное свойство лазерного излучения — монохроматичность (излучение светового потока на одной частоте) — применяется в терапии различных органов.
Один из механизмов лазерной терапии обусловлен следующими факторами: при лазерном облучении на живую ткань приходится огромное количество одинаковых фотонов, которые способствуют возбуждению биомолекул.
При этом возбужденная молекула либо сама принимает участие в химической реакции, либо передает свое возбуждение следующей молекуле, которая тоже участвует в биологическом процессе. Как правило, большинство результатов подобных реакций благотворно влияют на состояние того или иного органа или ткани. Удивительно, что при таком биохимическом воздействии лазера на организм пациент не ощущает никакого влияния на себя. Иной механизм лазерного терапевтического действия — влияние некоторых лазерных лучей на микрофлору тканей.
Стоит назвать некоторые заболевания, при терапевтическом лечении которых используются различные типы лазеров:
1) дерматология:
а) трофические и долго не заживающие раны и язвы;
б) экземы, красный, плоский и опоясывающий лишай;
в) рецидивирующий герпес, локальный зуд кожи;
2) ортопедия:
а) замедленная консолидация и не-срастающиеся кости при переломах;
б) ревматоидный артрит;
3) невропатология:
а) остеохондроз позвоночника;
б) невралгия тройничного нерва;
4) оторингология:
а) хронические тонзиллиты;
б) воспаление среднего уха.
Уровень направленности лазерного излучения позволяет считать луч лазера почти параллельным световым потоком, т. е. угол расходимости очень мал. За счет сильной фокусировки лазерного луча обеспечивается высокая интенсивность света в области фокуса, что дает возможность разогрева биологических объектов до высоких температур.
Именно это лежит в основе лазерного скальпеля и, как следствие, — лазерной хирургии. Стоит обратить внимание, что температура биоткани в фокусе лазерного скальпеля достигает порядка 400 °С.
Основными достоинствами лазерной хирургии являются: стерильность лазерного скальпеля; бескровность операции, которая связана с коагуляцией микрососудов; возможность проведения достаточно сложных операций и др. Другими словами, оптический квантовый генератор является наилучшим достижением техники, применяемой в медицине, поскольку обладает огромным количеством положительных аспектов, что позволяет считать лазер чудом технического прогресса.
Как правило, лазеры классифицируются по различным принципам, таким как:
1) тип активного рабочего вещества;
2) способ возбуждения активного рабочего вещества;
3) режим работы лазера;
4) выходные характеристики генерируемого ОКГ-излучения, что особенно важно в медицине.