آشنايي با ليزر و بررسي دستگاههاي ليزر در پزشكي

دانشگاه آزاد اسلامي
واحد علوم و تحقيقات
دانشكده مهندسي پزشكي
رشته مهندسي پزشكي
عنوان پروژه كار ورزي:
آشنايي با ليزر و بررسي دستگاههاي ليزر در پزشكي
استاد راهنما :
جناب آقاي دكتر احمدي
گردآورنده:
مريم آيرملو
زمستان 86
چكيده

كلمه ليزر از حروف اول عبارت

Light Amplification by Sitmulated Emission of Radiation
تشكيل شده است . امروزه علم استفاده از ليزرهاي كم توان بسيار گسترده شده و به نام ليزر درماني يا Low Level Laser Therapy (LLLT) شناخته مي‌شود .
تاثير ليزرهاي كم توان ،‌گرمايي و تخريبي نبوده ، بلكه به صورت فتوشيميايي است . فوتون وارد بافت شده ، در ميتوكندري‌ها و غشاي سلولي جذب شده ، انرژي نوراتي به انرژي شيميايي ( به صورت ATP) تبديل شده و ATP منجر به تحريك و پروليفراسيون سلولي مي‌شود . نفوذ پذيري غشاي سلولي تغيير مي‌كند و منجر به تغييرات فيزيولوژيك مي‌شود . اين تغييرات ماكروفاژها ، فيبروبلاست‌ها ، سلول‌هاي اندوتليال ،ماست‌سل‌ها ،برادي كينين و سرعت هدايت عصبي را تحت تاثير قرار مي‌دهند . در واقع ليزرهاي كم توان اثر تنظيمي بر روي فعل و انفعالات حياتي ( Biomodulatory Effect) دارند ( به همين علت ليزر سرد نيز ناميده مي‌شوند .)‌ با مطالعات و تحقيقاتي كه در سراسر دنيا بر روي ليزر تراپي انجام مي‌شود كاربردهاي درماني اين روش طيف وسيعي از ترميم بافت و التيام زخم تا كاهش درد را در بر مي‌گيرد . اين امر بيانگر اهميت طول موج ، دوز درماني و فركانس هاي انتخاب شده است .
طول موج‌هاي قرمز ( 700- 600 نانومتر ) و مادون قرمز (700 نانومتر به بالا) نورهاي اصلي در ليزر تراپي هستند . عمق نفوذ اشعه ليزر به بافت براي تحريك فيزيولوژيك سلول‌ها و بافت ، به طور موج اشعه بستگي دارد . تنها 5 درصد شدت نور قرمز ، قابليت نفوذ به بافت زير جلدي داشته و بيشترآن در سطح جذب مي‌شوند. بنابراين از نور قرمز بيشتر در سطح (مانند بيماري‌هاي پوستي و نظير آن ) استفاده مي‌شود . امنا در مورد ليزرهاي مادون قرمز 20 درصد شدت اشعه به بافت زير جلدي مي‌رسد و در نتيجه در درمان مفاصل ، عضلات ، كاهش درد و… كاربرد دارد .

كاربردهاي ليزر درماني

اشعه ليزر پس از تابش و رسيدن به سطح داخل سلول داراي اثراتي است . از جمله تنظيم و متعادل ساختن :
متابوليسم سلولي
توليد كلاژن
حركت و دگرانولاسيون ماست‌سل‌ها
حركت و فعاليت ماكروفاژها
ساخت فيبروبلاست ها (‌از جمله باز جذب فيبرين )
پروتئين سازي
توليد ADP-ATP
تغيير نفوذ پذيري و پتانسيل غشاي سلولي و تحريك پمپ سديم / پتاسيم و در نهايت برداشت بيشتر كلسيم
وازوديلاتاسيون ( خون غني از اكسيژن )‌
آنژيوژنز ( بهبود تغذيه بافتي )
پاسخ‌هاي سيستميك
افزايش سير كولاسيون اكسيژن و بهبود مصرف گلوكز
ساخت DNA (‌از طريق تحريك فيتوهماگلوتينين )
تحريك فاگوسيتوز
تغيير سطوح مدياتورها ( هيستامين و پروستاگلاندين‌ها ) يا اندروفين ها
آزاد سازي اندروفين‌ها
افزايش متابوليسم سراتونين ( در كاهش درد )
سركوب فعاليت نوسي سپتورها ( Nociceptor)
با توجه به اثراتي كه در بالا اشاره شد مي‌توان به برخي از كاربردهاي ليزر كم توان در درمان بيماري‌هاي مختلف اشاره كرد:
التيام زخم ( از جمله زخم‌هاي فشاري و يا عفوني )
ترميم آسيب‌هاي بافت نرم (‌هماتوم ، ضرب ديدگي‌ها ، درد و… )
بيما‌ري‌هاي پوستي (‌سوختگي ، خراشيدگي ، اگزما ، آكنه ، هرپس و … )‌
كاهش درد (‌حاد و مزمن ) و اثرات ضد التهابي
بيماري‌هاي روماتولوژيك يا فيزيوتراپي (‌تاندونيت ، بورسيت ،‌كپسوليت ، آرتريت و..)
تحريك نقاط طب سوزني با استفاده از اشعه ليزر به جاي سوزن
افزايش قدرت كشش بافت آسيب ديده پس از ترميم (TensileStrength)
متعادل ساختن كلاژن و كاهش اندازه اسكار به دنبال بريدگي ، سوختگي و يا جراحي .
تحريك و تقويت سيستم ايمني بدن
كمك به مقابله با عفونت
بهبود فونكسيون عصب (‌ترميم تدريجي اعصاب آسيب ديده يا حتي قطع شده )
فصل اول

مقدمه

تعريف و تاريخچه ليزر و ليزر تراپي

آشنايي با ليزر و بررسي دستگاههاي ليزر در پزشكي
در دوران تمدن يونان – روم (‌تقريباً از 6 قرن پيش از ميلاد تا قرن دوم ميلادي ) ، ليزر به خوبي شناخته شده بود . ليزر ،‌گياهي خودرو (‌احتمالاً از رده گياهان چتر ) بود كه در ناحيه وسيعي در اطراف سيرن (ليبي امروز) مي‌روييد . اين گياه در مواردي نيز « ليزر پيتيوم » ناميده مي‌شد و مردم به علت خواص اعجاز آميزش آن را هديه‌اي جانب خدا مي‌پنداشتند .
ليزر براي درمان بسياري از بيماري‌ها از ذات الريه گرفته تا تعدادي از بيماري‌هاي واگيردار بكار مي رفت و پادزهر موثري براي مارگزيدگي ، عقرب گزيدگي و نيش پيكان‌هاي زهر آلود دشمن محسوب مي‌شد . همچنين به علت طعم لذيذش ،‌ چاشني عالي محسوب مي‌شد و در غذاها به كار مي رفت . يوناني‌ها و رومي‌ها بسيار كوشيدند تا بتوانند ليزر را كشت كنند اما در اين كار موفق نبودند و به تدريج ليزر كمياب شد .

به نظر مي‌رسد كه اين گياه در حدود قرن دوم ميلادي كاملاً از بين رفته باشد . از آن زمان تا كنون با وجود كوشش‌هاي بسيار ،‌ كسي موفق نشده است ليزر را در صحراهاي جنوبي سيرن پيدا كند .
لذا به نظر مي‌رسد كه اين ليزر طبيعي به صورت گنجيه گمشده تمدن يونان – روم در آمده باشد .
با اين مقدمه باستاني ،‌كه شايد تنها از نظر كلامي و برخي كاربردها با مفهوم جديد « ليزر» شباهت داشته باشد ، تاريخ تولد ليزر را از نور آغاز مي‌كنيم .
نور چيست ؟
اين سئوالي است كه احتمالاً پيشينيان ما هزاران سال پيش از خود مي‌پرسيدند . پاسخ اين سئوال در طول ساليان دراز و همراه با پيشرفت علوم و دانش انسان ( به تدريج از زمان اعتقاد به خدايان روشنايي تا ليزر )، بدست آمده است .

البته ، همواره جنبه‌هاي تاريكي در توضيح ماهيت نور وجود داشته است كه حتي هنوز هم بطور
كامل مشخص نشده اند . لذا هرگاه انسان اطلاعات جديدتري از ماهيت و خواص نور بدست مي آورد ، تعريف جامع‌تري براي آن ارائه مي‌كند .
در دوران قديم ، بسياري از جوامع بشري خدايان خورشيد را مسئول سلامتي و بهبود مي‌دانستند .
از همين رو ، فنيقي‌هاي دوران باستان ، « بال » را به عنوان خداي خورشيد و سلامتي مي‌پرستيدند .

آشنايي با ليزر و بررسي دستگاههاي ليزر در پزشكي
يوناني‌ها نيز « هليوس » خداي نور ،‌خورشيد و بهبودي را به علت تاثيرات منحصر بفردش ستايش مي‌كردند و عبارت « هليوتراپي » از همين كلمه اقتباس شد . نور درماني را نيز مصريان باستان انجام مي‌دادند . آنان در سال 440 پيش از ميلاد ، از تاثيرات تسكيني نور بر زخم‌ها ، شكستگي‌ها و درمان آبله استفاده مي‌كردند .
يوناني‌ها ، نخستين كساني بودند كه كوشيدند طبيعت نور و چگونگي ديدن را توضيح دهند .

پس از ظهور علوم تجربي ، دو نظريه‌ درباره‌ي ماهيت نور مطرح شد . يكي از آنها ، نظريه‌ي ذره‌اي نيوتن بود كه نور را متشكل از باريكه‌اي از ذرات مي دانستند كه تابع قوانين حركت مي‌باشند و ديگري ، نظريه‌ موجي بود كه طبيعت موجي را براي نور پيشنهاد مي‌كرد .
تفكر در خصوص ليزر ، در اواخر قرن 19 و اوايل قرن 20 ميلادي و بر مبناي فيزيك كوانتومي پايه گذاري شد . در آغاز دانشمنداني نظير « بور » و « پلانك » تئوري‌هايي مطرح كردند كه در ادامه توسط نابغه قرن،« آلبرت اينشتين»،‌تكميل شد‌.(‌شكل 1-1) « اينشتين » در سال 1917 ،‌اصل و جوهره پيچيده نور را به عنوان يك سيستم الكتروديناميكي در مقاله‌اش تحت عنوان « تئوري كوآنتومي تشعشع » بيان كرد .

اين كشف كه بر پايه تئوري‌هاي كوانتومي استوار بود ، به اين موضوع مي‌پرداخت كه تابش نور را مي‌توان بسته‌هاي گسسته انرژي ( به نام فوتون ) به حساب آورد كه در آن هر فوتون داراي انرژي خاصي ( مطابق با فركانس امواج آن بسته) مي‌باشد .
« اينشتين » ، نظريه‌ وجود فوتون‌ها و گسيل‌آ»ها را براساس پديده نشر برانگيخته ( گسيل القايي يا تحريك شده ) مطرح كرد ، اما اين موضوع مدت‌هاي طولاني تنها در يك كنجكاوي در آزمايشگاه باقي ماند و تا دهه‌ي

فایل : 143 صفحه

فرمت : Word