Взаимодействие лазерного излучения с биологическим объектом зависит от частоты и мощности лазерного излучения, а также от свойств этого объекта. Глубина проникновения лазерного луча в ткань зависит от ее оптических свойств и может регулироваться путем фокусирования излучения при помощи оптической системы.
При этом взаимодействие может реализоваться по одной из трех возможностей. Лазерный свет может:

1. отражаться от поверхности объекта;
2. рассеиваться при распространении в объекте;
3. поглощаться молекулами объекта [9].

Когда происходит отражение и рассеяние света, то энергия излучения распределяется в окружающих областях с потерей мощности распространяющегося пучка. Количество рассеянной энергии зависит от однородности объекта, его молекулярного состава и частоты световой волны. При поглощении света происходит преобразование световой энергии во внутреннюю энергию молекул с последующим преобразованием ее в химическую, тепловую энергию или энергию флюоресценции. Поглощение света происходит, например, хромофорами. В организме это - меланин, гемоглобин, оксигемоглобин, бета-каротин и коллаген. Каждый хромофор по-разному поглощает свет различных частот [33].
Существует несколько терминов, которыми приходится опе-
рировать при описании взаимодействия лазерного излучения с веществом или объектом. Это интенсивность излучения или плотность мощности лазерной энергии в единичном импульсе (плотность мощности - это энергия, подводимая за единицу времени на единицу поверхности [146]). Интенсивность излучения определяет его способность коагулировать, испарять или рассекать объекты. Эта величина вычисляется по формуле
Р = P/S,
где р - плотность мощности (Вт/см2); Р - мощность лазерного излучения (Вт); S - площадь лазерного пятна (см2). Доза излучения ('энергетическая или лучистая экспозиция) - это количество энергии, полученное биологическим объектом в течение лазерного воздействия. Вычисляется она по формуле
D = Р ¦ Г,
где D-доза облучения (Дж); Р- мощность лазерного излучения, (Вт); Т- время экспозиции (с) в случае непрерывного лазера или
D = БД/,
где Е - энергия лазерного излучения в импульсе (Дж); N - количество импульсов в случае импульсного лазера.
Энергия лазерного излучения может идти на [90]:

1. флюоресценцию - свечение под действием излучения;
2. увеличение энергии движения молекул при облучении;
3. фотодиссоциацию - разрыв молекулярных связей с помощью фотонов;
4. изменение молекулярной структуры;
5. катализ или инициацию химических реакций.

Относительно малые порции энергии излучения, не влияя на химическую структуру биологического объекта в целом, способны переводить ее атомы и молекулы в активное состояние. При возвращении последних в обычное, невозбужденное, состояние энергия выделяется в виде излучения иной, как правило, большей, длины волны. Это свойство, носящее название биологической флюоресценции, может использоваться в диагностических целях.
Поглощение большей энергии излучения лазера клетками и
1.2. Механизмы действия лазерного излучения на биологические объекты
тканями приводит к изменениям, напоминающим термические ожоги различных степеней [35]. При достижении температуры образца выше 40 *С происходит денатурация белка, при температуре выше 60 “С достигается локальная зона коагуляционного некроза, при температуре выше 100 "С происходит дегидратация тканевых структур. В этих температурных пределах возможен эффект “воздушной кукурузы”, если более глубокие слои обезвоживаются раньше вышерасположенных и расширяются в форме пара. При температуре выше 250 ‘С происходит карбонизация или обугливание тканей. При температуре выше 350 вС происходит немедленное удаление облучаемого участка - вапоризация [57]. Существуют и механические эффекты - кавитация и распространение упругих колебаний (“ударная волна”), возникающие в результате резкого повышения внутриклеточного и внутритканевого давления при локальном нагреве. Для удобства рассмотрения результатов термического действия лазерного излучения в работе предложено различать три компонента повреждения:

1. “центральная полость” - зона, где достигнута вапоризация

ткани;

2. зона прижигания (карбонизации) - карбонизированная прослойка;
3. ниже располагается зона коагуляции [6].

Фотодиссоциация, или фотораспад, больших молекул происходит под действием света с малой длиной волны, когда излучение поглощается большими порциями. В результате происходят разрыв внутримолекулярных связей и нарушение структуры молекулы или даже ее распад на отдельные фрагменты. В этом случае все свойства биологического материала сильно изменяются [63].
Энергия света с большей длиной волны, поглощенная молекулами вещества, может стимулировать конформационные изменения молекулярной структуры [21]. Излучение в инфракрасной области спектра, поглощаемое биотканями, как правило, преобразуется в теплоту, которая может расходоваться на испарение вещества, генерацию акустических колебаний, вызывать биохимические реакции.
Излучение в видимой области спектра, помимо тепловых эффектов, обеспечивает условия для стимуляции фотохимических реакций. Так, применение низкоинтенсивного излучения гелий- неонового лазера (ГНЛ) оказывает клинически достоверное действие, приводящее к ускорению заживления трофических и гнойных ран, язв и др. [40].
При использовании лазеров, работающих в непрерывном режиме излучения, преобладает в основном тепловое действие, которое проявляется при средних уровнях мощности в эффекте коагуляции, а при больших мощностях - в эффекте испарения биоткани.
В импульсном режиме действие излучения на биологические объекты более сложно. Взаимодействие излучения с живой тканью здесь носит взрывной характер и сопровождается как тепловыми эффектами (коагуляция, испарение), так и образованием в биоткани волн сжатия и разряжения, распространяющихся вглубь ткани [10, 40, 69].
Немаловажную роль имеет воздействие на клетки и ткани эндотоксинов, возникающих в них после воздействия лучей лазера и вызывающих прогрессирующий некроз клеток после облучения. Необходимо также учитывать инактивацию или изменение специфического действия энзимов (липазы, пероксидазы и др.), участвующих в метаболизме, например, опухолевых или других тканей [42, 69].
То. степень и результат биологического воздействия лучей лазера на разные клетки, ткани и органы зависят, во-первых, от особенностей самого излучения (тип лазера, энергия, длительность и плотность излучений, частота импульсов и др.) и, во-вторых, от физико-химических и биологических особенностей облучаемых тканей или органов (степень пигментации, кровообращения, гетерогенность тканей, коэффициент отторжения и поглощения различных промежуточных поверхностей внутри тканей идр.) [10, 26, 35].