پیش از بررسی کاربردهای لیزر در علوم پزشکی به شرح اختصاری عملکرد کلی آن می پردازیم. لیزر(laser) که اختصار یافته کلمه Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation و به معنی تقویت نور توسط گسیل القایی تابش است.

لیزر به عنوان یک تکنولوژی و کشفی علمی است. امروزه از کاربردهای فراوانی برخوردار است. لیزر ها در زمینه های چون تولیدات صنعتی، ارتباطات، نقشه ‌برداری و چاپ مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. در مرکز آموزشی مهارتی باران مهر درنیکا دوره های لیزر در دندانپزشکی با مدرک معتبر ارائه می شود.

اما از جمله مهم ترین کاربرد های لیزر در علوم پزشکی میتوان به کاربرد آن در پژوهشهای علمی و علوم پزشکی اشاره داشت. دلیل اصلی کاربرد پزشکی این تکنولوژی، تابش های کنترل شده ، تک فام و پرتوان آن در تولید نور می باشد. تابش لیزر با پهنای نوار طیفی باریک و توان تمرکز یابی شدید، چندین برابر درخشان تر از نور خورشید است.

تاریخچه لیزر

در سال 1917 میلادی انیشتین نظریه گسیل القایی را بیان داشت و روابط مشهور جذب و نشر را به جهان عرضه نمود. بر اساس این تئوری چهل سال بعد، گروه تحقیقاتی تاونز، نخستین تقویت کننده گسیل القایی را با بکار گیری آمونیاک مورد آزمایش قرار دادند. سیستمی‌ در فرکانس 2.3X1011Hz با نام میزر پدید آمد.

میلمن در سال 1960 نخستین لیزر را ، با استفاده از یاقوت قرمز ترکیبی از اکسید آلومینیوم خالص به همراه 5 درصد اکسید کروم III به عرصه جهانی عرضه داشت. اولین لیزر گازی He – Ne توسط دکتر علی جوان دانشمند ایرانی در آزمایشگاه شرکت Bell آمریکا ساخته شد. در سال های آتی هم دوسی منبع لیزر و همگرایی بالای آن کشف شد.

به واسطه ویژگی اول دامنه و فاز لیزر در تمامی‌ نقاط فضا ، قابل سنجش و تعیین و به دلیل واگرایی بالای آن ، تمامی انرژی پرتو لیزر تقریبا در یک فرکانس متمرکز می‌‌شود. به همین سبب تکفامی و بالا بودن شدت آن ایده‌آل است.

تاثیر لیزر در علوم پزشکی

چگونگی ایجاد پرتو لیزر

اولین شرط خلق لیزر، داشتن ماده یا محیطی است که بتواند انرژی را در خود ذخیره کند. نمونه‌ هایی از این مواد عبارتند از: بلور هایی مثل یاقوت ، ایتریوم ، آلومینیوم گارنت، یا گازهایی مثل CO2 و He – Ne و … و مایعاتی مانند رنگهای رود آمین –G6 می‌‌باشد. طبق نظریه انیشتین گسیل القایی نور را می‌توان از یک اتم برانگیخته بدست آورد.

چنانچه اتم و یا مولکول در تراز بالاتر E2 واقع شود و فوتونی با فرکانس‌ v با اتم برانگیخته وارد برهم کنش شود. به عبارت دیگر اگر hv = E2 _ E1 باشد، بدین ترتیب احتمال بالای آن که اتم به تراز پایین تر بیافتد رخ می دهد. در نتیجه ، دو فوتون القا کننده و القا شونده هم فاز ایجاد می شود. در عین حال ، اگر اتم هایی به تعداد N2 در تراز E1 باشند، میتوانند با جذب فوتون های فوق، برانگیخته شده و به تراز انرژی E2 برسند.

اگر هدف تولید تابش هم دوس باشد. باید Ni >> Ni گردد یا به عبارت دیگر، تجمع معکوس رخ دهد. فرآیند تجمع معکوس را دمش می نامند.

تجمع معکوس یا دمش و شکل گیری لیزر

وقتی یک سیستم دو ترازی با محیط اطراف خود در حال تعادل گرمایی باشد، جمعیت تراز انرژی بالاتر Ni کمتر از جمعیت ترازNi خواهد بود. با استفاده از فرآیند اشباع شدن می ‌توان Ni را با Ni مساوی گردانید. بطوری که مقدار جذب تا صفر تنزل یابد.

چنانچه بتوان مقدار Ni را بیشتر از Ni نمود ، اکثر اتم های سیستم که به حالت برانگیخته رفته و تمایل به حالت انرژی کمتر خواهند یافت. بدیهی است این تمایل به وسیله کوانتای تابش فرودی شدت می یابد. در نتیجه سیستم نه تنها فوتون فرودی را جذب نمی ‌کند بلکه فوتون فرودی باعث برانگیختگی می شود. با سقوط به حالت پایین تر دو کوانتا انرژی تابشی از دست می‌ دهد. طی این فرآیندها تابش لیزر بوجود می آید.

قرار دادن محیط تولید لیزر در یک تشدید کننده نور که انتهای آن آینه ای تعبیه شده است، تابش را در محیط تولید لیزر به جلو و عقب هدایت می کند، بدین ترتیب تراکم تابش سطوح بالا در تشدید کننده بوسیله ادامه گسیل القایی رخ می دهد. سپس تابش لیزر از طریق آینه ‌ای نیمه شفاف ، از یک انتهای کاواک به بیرون گسیل می شود.

نور لیزر وقتی که در دستگاه لیزر توسط کوانتوم ها تولید شد، با رفت و برگشت بین آینه ‌ها تمرکز بالاتری پیدا می کند.

مقایسه پرتو لیزر با نور معمولی

پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم ازجمله: شدت زیاد ، حرکت در یک راستا ، تک فامی‌ و همدوسی است. اشکال لیزر ها متفاوت است. تصور آن که پرتو لیزر مانند اشعه ایکس، گاما ، ماوراء بنفش (UV) و مادون قرمز (IR) ، جایگاهی معین در طیف الکترو مغناطیسی دارا است.در حالی که پرتو می‌تواند هر کدام از فرکانس های محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت که دارای مشخصاتی چهارگانه مختص لیزر می باشد.

ایجاد پرتو لیزری با فرکانس های دلخواه از جمله مشکلات دیرپا این تکنولوژی است. در تابش لیزری، فقدان پوشش گسترده طول موج به این دلیل است که لیزرها به‌ خودی ‌خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش کل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد.

نمونه های متداول لیزر

⦁ مادون قرمز (IR 2 _ 10μm)
⦁ لیزر مونو اکسید کربن (CO)
لیزر دی اکسید کربن (CO2)
⦁ بلور های هالید های قلیایی و ابزار دایودی
⦁ لیزر نئودنیوم یگ ( ) تابشی در طول موج 1.06 میکرومتر
⦁ لیزرهای الکساندریت
⦁ دایود های مخابراتی قابل تنظیم
⦁ لیزرهای محدوده نامرئی (400 _ 700nm)
⦁ لیزرهای آرگون _ کریپتون
⦁ لیزر هلیوم _ نئون
⦁ لیزرهای رنگی
⦁ لیزر تیتانیوم_یاقوت کبود.
⦁ لیزرهای محدوده ماورای بنفش (200 _ 400nm)
⦁ لیزرهای اگزایمر) لیزر هالید گاز نادر(
⦁ نیتروژن
⦁ لیزر رنگی با فرکانس دو برابر شده
⦁ لیزرهای با فرکانس چندین برابر شده.

طبقه بندی کلی لیزر

⦁ لیزر پیوسته کار
⦁ لیزر پالسی
⦁ هولوگرام

هولوگرام چیست؟

هولوگرام یک تصویر سه بعدی ایجاد شده توسط لیزر است. نور دستگاه لیزر به دو پرتو مجزا شکسته می شود. یکی از پرتو ها با انعکاس از یک آینه و از روی شی به صفحه عکاسی می تابد. پرتو دیگر با آینه دیگر و اینبار بدون برخورد به شی مجددا به صفحه عکاسی می تابد. در تلاقی دو پرتو به صفحه عکاسی، تصویر ظاهر می شود با تابش صحیح نور به هولوگرام ، تصویر قابل مشاهده می گردد.

کاربرد لیزر در طب

مقوله لیزر در علوم پزشکی نخستین بار توسط انیشتین بعنوان یک طرح علمی بیان شد. سال ها بعد، آمریکایی ها و روس ها در طول جنگ سرد تحقیقات و پژوهش های متعددی در مورد چگونگی بکارگیری لیزر در صنایع جنگی انجام دادند. در همین راستا بود که نخستین لیزر طبی به نام Robust در قالب یک ماشین ثابت با حجمی سنگین و در اندازه ‌ای بزرگ طراحی و در درمانهای جراحی به کار گرفته شد.

پس از آن جهان طب شاهد سیر سریع تکامل در تولید انواع لیزر طبی و ارائه نسلهای مختلف لیزر به جامعه پزشکی بوده است. با وجود تنوع و کارایی بالای دستگاه لیزر در حوزه‌ های مختلف پزشکی اصل اساسی و ثابت بکار گیری بهینه از انرژی حاصل از لیزر در علوم پزشکی در حوزه‌های مختلف جراحی، آموزش لیزر در دندانپزشکی ، زنان و پوست می‌باشد.

تاثیرات لیزر بر بدن

⦁ تحریک سلولی: توسط لیزر رشد و ترمیم مجدد سلول در پوست ، اتصالات ، مفاصل ، بافتها و … افزایش می یابد.
⦁ افزایش فعالیت بافت ها: تولید سلول های زایا افزایش تولید آنزیم ها و پروستا گلاندین ها و موارد بسیار دیگر
⦁ ترمیم و تشدید فعالیت DNA : لیزر در RNA بافت کلاژن تغییرات ایجاد می ‌نماید.
⦁ آثار ضد التهابی لیزر
⦁ کاهش بافت فیبروز: درمان زخم ها توسط لیزر
⦁ آثار استریلیزاسیون و میکروب کشی
⦁ اثرات ضد ویروسی
⦁ تحریک فعالیتهای بافت عصبی
⦁ افزایش قدرت دفاعی بدن: منجر به تولید اینترفرون ( مولکول واسطه در سیستم ایمنی می‌ شود.
⦁ تقویت نمودن رشد مجدد موها
⦁ کاهش دادن رشد موها و محو موهای ناخواسته
⦁ ایجاد واسکولاریزاسیون: شکل گیری عروق جدید خونی که باعث خونگیری بهتر بافتها می‌گردد.(عامل جوانسازی پوست)
⦁ افزایش تراکم بافتی با لیزر

کاربرد لیزر در علوم پزشکی

استفاده از لیزر در درمان بیماری ها

کاربرد در درماتولوژی: لیزر توانسته تاثیر بسزایی در درمان سوختگی ها و زخم های مقاوم به درمان آکنه ، اگزما ، پسوریاسیس ، ضایعات و اقدامات پیشگیرانه مثلا جلوگیری از پیر شدن پوست داشته باشد.

بیماریهای عضلانی – اسکلتی و ارتوپدی : در درمان کشیدگی های تاندونی آرتریت روماتوئید ، رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلانی کمر دردها و کشیدگی ها بسیار موثر است.

بیماریهای دهان و دندان : در درمان پوسیدگیهای دندانی، پریودنتیت ها، بیماریهای مخاط دهان ، اختلالات جویدن و … تکنولوژی لیزر بکار می رود.

در حوزه عصبی : درمان سردردها و میگرن توسط لیزر

بیماریهای عروقی : درمان واریس های وریدی ضایعات عروقی حاصله از بدو تولد و … .

موارد منع استفاده از لیزر در پزشکی

میتوان گفت در زمینه ممنوعیت لیزر نتایج خاصی گزارش نشده است . اما در دوران حاملگی به علت در دسترس نبودن اطلاعات کافی، احتیاط در این زمینه حائز اهمیت می باشد.
در مورد انواع مختلف پوست و یا داروهایی که فرد مورد استفاده قرار می‌دهد باید لیزر را با احتیاط بیشتری بکار برد. بعنوان مثال استفاده از هپارین و وارفارین (داروهایی که معمولا برای رقیق کردن خون بکار می‌روند) منعی در استفاده از لیزر ندارند.
پس از کشف پنی سیلین کشف لیزر و شناخت قابلیتهای آن در طب بزرگترین انقلاب بشمار می آید.