Метод лазерного воздействия


Лазерное облучение проводилось на воздухе, в связи с тем, что на данном этапе работы необходимо было получить общее представление об изменениях в стенке сосуда при лазерном воздействии. С другой стороны, облучение в жидкости схоже с облучением на воздухе, но с учетом коэффициента поглощения лазерного света жидкостью. Участки исследуемой аорты помещались в фокус лазерного луча на расстоянии 15-20 см от лазерного источника (рис. 2.10). Для образования "кратеров” лазерный пучок фокусировался в пятно диаметром 0,3-1 мм, при этом исследуемый образец помещался в фокус лазерного луча. Профиль лазерного луча был округлой или овальной формы. От профиля лазерного луча зависела форма образованного "кратера”. Экспериментальные серии с морфологической оценкой воздействия лазерного излучения на сосудистую стенку проводились с лазерными источниками, представленными в таблице 2.6.
Количество импульсов лазеров при облучении изменялось от 20 до 50. Всего было использовано 5 режимов облучения, в некоторых из них условия облучения варьировались. На каждый вариант облучения использовалось не менее 3 участков различных аорт в трех стадиях атеросклероза (липидное пятно или полоски, фиброзная бляшка и кальцинированная бляшка), а также неизмененных.
Таблица 2.5

Состояние
материала

Количество участков аорт

Название
эксперимента

Неизменные участки аорт

33

Лазерное воздействие для морфологических исследований, 5 режимов облучения, 11 вариаций

Липидные пятна, полоски

15

Лазерное воздействие для морфологических исследований, 3 режима

Фиброзные
бляшки

54

Лазерное воздействие для морфологических исследований, 5 режимов облучения, 11 вариаций

Кальцинирование бляшки

3

Лазерное воздействие для морфологических опытов, 1 режим облучения

Неизменные участки аорты

6 участков х 3 слоя х 6 срезов

Лазерное воздействие для биохимических экспериментов, 2 режима облучения

Фиброзные бляшки

12 участков х 3 слоя х 6 срезов

Лазерное воздействие для биохимических экспериментов, 4 режима облучения

Атероматозные бляшки

6 участков х 3 слоя х 6 срезов

Лазерное воздействие для биохимических экспериментов, 2 режима облучения

Фиброзные бляшки

6 участков х 3 среза

Лазерное воздействие в 2 режимах для регистрации спектров поглощения, рассеяния сигналов флюоресценции

Раствор холестерина в этаноле 1 мг/мл

3 раствора

Для определения спектра поглощения при облучении лазером в 1 режиме

Раствор холестерина в хлороформ-метано- ловой смеси 1 мг/мл

3 раствора

Для определения спектра поглощения при облучении лазером в 1 режиме

Раствор глицина в воде 200 мг/мл

3 раствора

Для определения спектра поглощения при облучении лазером в 2 режимах

Раствор глюкозы в воде 350 мг/мл

3 раствора

Для определения спектра поглощения при облучении лазером в 2 режимах

Вокруг облучаемого участка в стенке сосуда возникали термические и механические повреждения. Термическое воздействие лазерного излучения измерялось по ширине зоны карбо-

Рис, 2.10. фото лазерной установки и схема облучения материала для структурной и биохимической оценки
лазерного воздействия
Таблица 2.6
Характеристики режимов лазерного излучения

Ns режима

Характеристики лазерного излучения

Режим 1

Ультрафиолетовый XeCI-лазер с ВКР-пристав кой (вынужденное комбинационное рассеяние). Длины волн в УФ (0,308 и 0,355 мкм) и видимом диапазоне (0,414 мкм); энергия в импульсе 60 мДж; длительность импульса 60 нс; диаметр луча 1 мм

Режим 2

Ультрафиолетовый ХеСГлазер (длина волны 0,308 мкм; энергия в импульсе 30, 60,150 и 300 мДж; длительность импульса 60 нс; диаметр луча 0,5 и 1 мм)

Режим 3

Nd-YAG-лазер с преобразователем излучения во вторую гармонику (длина волны 0,53 мкм; энергия в импульсе 50 цДж; длительность импульса 10 нс; диаметр луча 0,3 мм)

Режим 4

Инфракрасный Nd-YAG-лазер (длина волны 1,06 мкм; энергия в импульсе 120 мДж; длительность импульса 10 нс; диаметр луча 0,3 мм)

Режим 5

Ультрафиолетовый ХеСГлазер (длина волны 0,308 мкм; энергия в импульсе 70 и 150 мДж; длительность импульса 200 нс; диаметр луча 1 мм)

низации в микронах, механическое воздействие лазерного излучения на стенку аорты, окружающую облучаемый участок, было условно разделено на 3 степени (см. табл. 2.7).
Экспериментальные серии с биохимической оценкой результатов воздействия на стенку аорты и бляшку лазерного излучения проводились с лазерными источниками, представленными в таблице 2.8.
Для спектроскопических исследований растворов и срезов бляшек использовался ультрафиолетовый XeCI-лазер (длина волны 0,308 мкм), длительность импульса 60 нс, диаметр пятна 1 мм, с варьируемыми параметрами, представленными в таблице 2.9.
Таблица 2.7
Характеристика степени повреждения аорты,

окружающей "кратер"

Степень
повреждения

Характеристики механического повреждения

1 -я степень

Слабое повреждение, практически без следов механического повреждения вокруг “кратера* после лазерного воздействия

2-я степень

Среднее повреждение с образованием боковых полостей и разрыхлением соединительно-тканного каркаса

3-я степень

Наиболее сильное повреждение с образованием боковых полостей, разрыхлением соединительно-тканного каркаса и заметной карбонизацией

Таблица 2.8
Лазерные источники, использованные для биохимических опытов


Лазер, длина волны, длительность импульса, энергия, диаметр пятна

1

XeCI-, УФ-лазер, длина волны 0,308 мкм, энергия в импульсе 150 мДж, длительность импульса 60 нс, диаметр пятна 1 мм, количество импульсов 50

2

Те же параметры, количество импульсов 100

3

Те же параметры, количество импульсов 200

4

ХеО-, УФ-лазер длина волны 0,308 мкм, энергия в импульсе 300 мДж, длительность импульса 60 нс, диаметр пятна 1 мм, количество импульсов 50

Таблица 2.9
Облучаемый материал и режимы лазерного облучения, используемые в спектроскопических опытах


Энергия, количество импульсов

Облучаемый материал

1

Энергия 50 мДж,
количество импульсов от 50 до 500

Раствор холестерина в этаноле 1 мг/мл

2

Энергия 150 мДж, количество импульсов 50

Раствор холестерина в этаноле 1 мг/мл

3

Энергия 50 мДж, количество импульсов 50

Раствор холестерина в хлороформ- метаноловой смеси 1 мг/мл

4

Энергия 300 мДж, количество импульсов лазера 200 и 500

Раствор глицина в воде 200 мг/мл

5

Энергия 200 мДж, количество импульсов 200

Раствор глюкозы в воде 350 мг/мл

6

Энергия 300 мДж, количество импульсов 50

Срезы атеросклеротической фиброзной бляшки

7

Энергия 150 мДж, количество импульсов от 1 до 100

Срезы атеросклеротической фиброзной бляшки

8

Энергия 300 мДж, количество импульсов от 1 до 50

Срезы атеросклеротической фиброзной бляшки

Режимы лазерного облучения были выбраны на основе анализа литературных данных [109, 159, 250, 274] и собственных экспериментов. 

Источник: В.М. Шипулин, С.Л. Андреев, Е.Н. Павлюкова, «Использование лазеров в сердечно-сосудистой хирургии: от эксперимента к практике» 2010

А так же в разделе «Метод лазерного воздействия »