рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани

Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани - раздел Философия, Методическое пособие по теме: Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани В Зависимости От Характера Взаимодействия Лазерного Света С Биологическими Тк...

В зависимости от характера взаимодействия лазерного света с биологическими тканями различают три вида фотобиологических эффектов:

1) фотодеструктивное воздействие, при котором тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты света вызывают деструкцию тканей. Этот вид лазерного взаимодействия используется в лазерной хирургии.

2) фотофизические и фотохимическое воздействие, при котором поглощенный биотканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, вызывает фотохимические и фотофизические реакции. Это лазерное излучение используется как терапевтическое.

3) невозмущающее воздействие, когда биосубстанция не меняет своих свойств в процессе взаимодействия со светом. Это такие эффекты, как рассеивание, отражение и проникновение. Этот вид используют для диагностики (лазерная спектроскопия).

Фотобиологические эффекты зависят от параметров лазерного излучения: длины волны, интенсивности потока световой энергии, времени воздействия на биоткани. В лазеротерапии применяют световые потоки низкой интенсивности, не более 100 мВТ/см2, что сопоставимо с интенсивностью излучения Солнца на поверхности Земли в ясный день. Поэтому его называют низкоинтенсивным лазерным излучением (НИЛИ).

Фотобиологической активностью обладает свет в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. В основе фотобиологических процессов лежат фотофизические и фотохимические реакции, возникающие под действием света.

Фотофизические реакции обусловлены нагреванием объекта до различной степени (в пределах 0.1-0.3 0С) и распространением тепла в биотканях. Разница температуры более выражена на биологических мембранах, что ведет к оттоку ионов Na+ и K+, раскрытию белковых каналов и увеличению транспорта молекул и ионов.

Фотохимические реакции обусловлены возбуждением электронов в атомах поглощающего свет вещества. На молекулярном уровне это выражается в виде фотоионизации вещества, его восстановления или фотоокисления, фотодиссоциации молекул, их перестройке – фотоизомеризации.

Лазерное излучение избирательно поглощается содержащимися в клетках пигментными веществами. Пигмент меланин поглощает свет наиболее активно в фиолетовой области, порфирин и его производные – в красной и т.д.

Поглощение лазерной энергии происходит и различными молекулярными образованиями, не имеющими специфических пигментов и фотобиологических мишеней. Вода поглощает видимый свет и красную часть спектра. Это меняет у мембран структурную организацию водного слоя и изменяет функцию термолабильных каналов мембраны.

В биологических структурах организма существуют собственные электромагнитные поля и свободные заряды, которые перераспределяются под влиянием лазерного излучения.

Первичные химические реакции сопровождаются появлением свободных радикалов, запуском процессов окисления биосубстратов. НИЛИ стимулирует метаболическую активность клетки, оказывает действие на процессы жизнедеятельности и регенерации (восстановления), приводит к увеличению содержания в ядрах клеток человека ДНК и РНК, оказывает антимутагенный эффект, активизирует синтез ДНК и ускоряет восстановительные процессы в клетках, подвергнутых радиации. Это позволяет использовать НИЛИ в онкологии, на вредных производствах, в военной медицине.

НИЛИ стимулирует выработку универсального источника энергии АТФ в митохондриях, повышает эффективность работы дыхательной цепи митохондрий. Происходят перестройки в мембранах митохондрий, оказывается антиоксидантный эффект. При лазерной терапии изменяется соотношение насыщенных и ненасыщенных липидов, вязкость липидной компоненты мембран, что отражается на структурных перестройках в мембране, ее функциональном состоянии, активности мембрано-связанных ферментов.

НИЛИ вызывает активацию энергосвязывающих процессов в патологически измененных тканях с нарушением метаболизма, повышение активности важнейших ферментов, снижения потребления кислорода тканями с повышением активности митохондрий, обогащением их энергией, усиление интенсивности гликолиза в тканях.

Вторичные эффекты представляют собой комплекс адаптационных и компенсаторных реакций. НИЛИ устраняет дисбаланс в ЦНС. Доза лазерного излучения определяет стимулирующий или угнетающий эффекты, что дает возможность избирательно применять лазер для ослабленных больных, в педиатрии, при хронических заболеваниях.

При поглощении веществом кванта света один из электронов, находящийся на нижнем энергетическом уровне на связывающей орбитали, переходит на верхний энергетический уровень и переводит атом или молекулу в возбужденное (синглетное или триплетное) состояние. При внешнем фотоэффекте электрон, поглотив фотон, покидает вещество. Однако, эти проявления при взаимодействии света с биообъектом выражены весьма незначительно, поскольку в полупроводниках и диэлектриках (ткани организма такими являются) электрон, захватив фотон, остается в веществе и переходит на более высокие энергетические уровни (в синглетное или триплетное состояние). Это и есть внутренний фотоэффект, основными проявлениями которого являются электропроводимости полупроводника под действием света (явление фотопроводимости) и возникновение разности потенциалов между различными участками освещаемого биообъекта (возникновение фотоэлектродвижущей силы - фотоЭДС). Эти явления обусловлены фоторождением носителей заряда – электронов проводимости и дырок. В результате перехода в возбужденное состояние части атомов или молекул облучаемого вещества происходит изменение диэлектрической проницаемости этого вещества (фотодиэлектрический эффект).

Фотопроводимость бывает концентрационной, возникающей при изменении концентрации носителей заряда, и подвижной. Последняя возникает при поглощении фотонов с относительной низкой энергией и связана с переходами электронов в пределах зоны проводимости. При таких переходах число носителей не изменяется, но это изменяет их подвижность. Образование электронных возбужденных состояний приводит к изменению энергетической активности клеточных мембран, к конфирмационным изменениям жидкокристаллических структур, к структурной альтерации жидких сред организма, к образованию продуктов фотолиза, к изменению pH среды, что в свою очередь является пусковым моментом целого комплекса биофизических и биохимических процессов.

Повышение энергетической активности биологических мембран, которые принимают прямое и очень важное участие во всех функциях клетки, приводит к изменению биоэлектрических процессов, к увеличению активности транспорта веществ через мембрану, идущего в направлении, противоположном градиенту химического и электрохимического потенциала, усиливает основные биоэнергетические процессы, в частности, окислительное фофсфорилирование. Под действием низкоэнергетического лазерного излучения изменяется форма двойного липидного слоя клеточной мембраны, что приводит к переориентировке головок липидов. Поскольку вблизи t = + 37C двойной липидный слой находится в непосредственной близости к точке фазового перехода, т.е. в очень неустойчивом состоянии, поэтому дополнительная энергия, полученная при лазерном воздействии, инициирует фазовый переход клеточной мембраны, т.к. она имеет жидкокристаллическую структуру. Воздействие лазерным излучением на поврежденную ткань приводит к уменьшению внутриклеточного отека, что связано с повышением кровотока в тканях, активации транспорта вещества.

Лазерная терапия может проводиться как самостоятельный метод, так и в комплексе с медикаментозным лечением (с гормональным, с методами физиотерапии). НИЛИ может изменить в процессе лечения чувствительность к лекарственным средствам.

Во всех фотобиологических процессах энергия света необходима для преодоления активационных барьеров химических превращений. Эти процессы включают следующие стадии: поглощение света тканевым фотоакцептором и образованием электронно-возбужденных состояний миграции энергии электронного возбуждения, первичный фотофизический акт и появление первичных фото продуктов промежуточной стадии, включающей перенос заряда, образование первичных стабильных химических продуктов, физиолого-биохимические процессы, конечный фотобиологический эффект.

Первыми на пути проникновения НИЛИ в биообъект лежат кожные покровы. Коэффициент отражения и поглощения кожей электромагнитных волн оптического диапазона зависит от различных причин: охлаждения участка воздействия, пола, возраста, угла падения, цвета и пигментации кожных покровов.

При поглощении световой энергии возникают различные физические процессы, основными из которых являются внешний и внутренний фотоэффекты, электролитическая диссоциация молекул и различных комплексов.

 

 

НИЛИ производит действие не тол на атомно-молекулярном и клеточном, но и на огранном уровне:

- понижение рецептативной чувствительности;

- уменьшение длительности фаз воспаления;

- уменьшение отеков и напряжения тканей;

- увеличение поглощения тканями кислорода;

- повышение скорости кровотока;

- активация транспортных веществ через сосудистую стенку.

Возникают и клинические эффекты:

- противовоспалительный;

- обезболивающий;

- регенераторный;

- денсенсибилизирующий;

- иммунокоррегирующий;

- улучшения регионального кровообращения;

- бактерицидный и бактериостатический.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Методическое пособие по теме: Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани

Методическое пособие по теме Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Люминесценция и ее виды.
Излучение света происходит не только в результате нагревания тел, но и при других явлениях. Например, при электрическом разряде в газах, некоторых химических процессах (гниение органических веществ

Применение лазерного излучения.
Благодаря своим уникальным свойством лазерное излучение стало использоваться в самых различных областях науки и техники. Лазерный луч можно использовать при прокладке туннелей, при укладке трубопро

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги