Дослідження характеристик сучасних лазерних коагуляторів

Водолад, Богдан Анатолійович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6329

Повний запис метаданих

Поле DC	Значення	Мова
dc.contributor.advisor	Нечипоренко, Ольга Володимирівна	-
dc.contributor.author	Водолад, Богдан Анатолійович	-
dc.date.accessioned	2022-01-17T13:32:56Z	-
dc.date.available	2022-01-17T13:32:56Z	-
dc.date.issued	2022-01	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6329	-
dc.description.abstract	Предмет роботи – параметри, характеристики та можливості коагулятора лазерного «Ліка – хірург» та інших сучасних лазерних приладів медичного призначення та проведення їх зрівняльного аналізу. Мета роботи – дослідження коагулятора лазерного «Ліка хірург», проведення зрівняльного аналізу характеристик сучасних лазерних приладів медичного призначення. За результатами роботи було проведено глибокий аналіз сучасних лазерних коагуляторів, та інших лазерних приладів медичного призначення. були досліджені технологічні відмінності та знайдені як позитивні сторони їх використання так і деякі недоліки. Результатом роботи по дослідженню сучасних лазерних коагуляторів та інших лазерних приладів медичного призначення, є висновок, що, лазерний коагулятор «Ліка – хірург», це сучасний, високотехнологічний прилад, який нічим не поступається іншим сучасним лазерним коагуляторам, а за рахунок впровадження новітніх розробок він має великі перспективи у майбутньому.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.title	Дослідження характеристик сучасних лазерних коагуляторів	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Розташовується у зібраннях:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
М_151_2021_Водолад.pdf Restricted Access		1.35 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати базовий опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ
СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «магістр»
на тему: ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СУЧАСНИХ
ЛАЗЕРНИХ КОАГУЛЯТОРІВ

Виконав: студент 2 курсу, групи МАКІТ-2009
спеціальності 151 Автоматизація та
ком’ютерно-інтегровані технології
(освітня програма «Ком’ютерно-
інтегровані технологічні процеси і
виробництва»)
Водолад Б.А.
(прізвище та ініціали)
Керівник Нечипоренко О.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент .
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2021 року

3

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………….4
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ………………………………...5
РОЗДІЛ 1 СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ
ЗАДАЧ……………………………………………………………………………..9
1.1. Лазерні технології в медицині……………………………………………9
1.2. Розвиток лазерних технологій……………………………………………9
1.3. Складові лазера……………………………………………………………9
1.3.1. Накачування……………………………………………….…….…10
1.3.2. Система дзеркал…………………………………………..…….….10
1.3.3. Засоби доставки випромінювання………………………….….….11
1.3.4. Загальна класифікація…………………………………….……….12
1.3.5. Термічні ефекти…………………………………………….……...12
1.3.6. Механічні ефекти…………………………………………..………13
1.4. Довжина хвилі……………………………………………………….…..15
1.5. Поглинання випромінювання тканинами………………………….…..15
1.6. Застосування імпульсів що повторюються…………………………….18
1.7. Енергетичні характеристики……………………………………………19
1.8. Формулювання проблемних задач дослідження………………………23
Висновки……………………………………………………………...………24
РОЗДІЛ 2 АНАЛІЗ ЛАЗЕРНИХ ПРИЛАДІВ МЕДИЧНОГО
ПРИЗНАЧЕННЯ…………………………………………………………….…25
2.1 Апарат лазерний скануючий двоканальний "Медік-2К"………….….25
2.2 Апарат лазерний терапевтичний "Ліка-терапевт М"…………………29
2.3 Фракционний СО2-лазер «Ліка-фраксель»………………………........31
2.4 Лазер хірургічний діодний "LIKA-surgeon"…………………………...34
Висновки…………………………………………………………..…………36

4

РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СУЧАСНИХ
ЛАЗЕРНИХ КОАГУЛЯТОРІВ……………………………………………37
3.1 Функціональний аналіз коагулятора лазерного «ЛІКА-хірург»..…37
3.1.1 Призначення апарата «ЛІКА – хірург»……………………….37
3.1.2 Принцип роботи лазерного коагулятора «ЛІКА – хірург»….40
3.1.3 Будова лазерного коагулятора «ЛІКА – хірург» …………….43
3.1.4 Технічні характеристики апарата «ЛІКА-хірург»………..…..49
3.1.5 Додаткове обладнання………………………………………….51
3.2 Порівняльний аналіз сучасних лазерних коагуляторів……..…..…57
Висновки ………………………………………………………………….59
ВИСНОВКИ………………………………………………………………….60
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………61

5

ВСТУП

Лазерні технології в 21 столітті знайшли застосування в багатьох
напрямках сучасного життя: в промисловості, у військовій сфері, але
найбільший розвиток отримали в медичній галузі.
Лазер – це генератор когерентного світла. Від інших джерел світла
відрізняється тим, що лазер дає оптичне випромінювання, що
характеризується високим ступенем впорядкованості світлового поля або
високим ступенем когерентності. Це випромінювання вирізняється високою
монохроматичністю та направленістю, можливістю генерування когерентних
хвиль великої інтенсивності в видимій, інфрачервоній і ультрафіолетовій
областях спектра.
Якість лазерної енергії визначається концентрацією та можливістю
передачі на значну відстань. Лазерний промінь можна сфокусувати в
крихітну цятку діаметром близько довжини світлової хвилі та отримати
щільність енергії, що перевищує щільність енергії ядерного вибуху. За
допомогою лазерного випромінювання вдалось досягнути найвищих значень
температури, тиску, напруженості магнітного поля. Лазерний промінь є
самим ємнісним носієм інформації і принципово новим засобом її передачі та
обробки.
Коагуляція в медицині (зупинка кровотечі та видалення новоутворень
за допомогою припікання) застосовується з 20–х років минулого століття за
допомогою електричного струму. В останні роки при хірургічних втручаннях
все більш використовують високочастотні плазмові та лазерні коагулятори,
котрі здатні розрізати тканини людини з одночасною терморегуляцією країв
розрізу, що значно зменшує втрати крові.

6

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. Тема є актуальною, тому що, використання лазерних
технології, є швидко прогресуючим напрямком сучасній медицині, а зокрема
лазерних коагуляторах в хірургії, гінекології, офтальмології, стоматології та
багатьох інших.
В наш час важко уявити прогрес в медицині без лазерних технологій.
Вони надали нові можливості у розв’язанні численних медичних проблем.
Вивчення механізмів впливу лазерного випромінювання різних довжин хвилі
та рівнів його інтенсивності на біологічні тканини дозволяє створювати нові,
більш досконалі, лазерні медичні багатофункціональні прилади.
Враховуючи властивості лазерного променю свердлити та зварювати
різноманітні матеріали, в лазерних коагуляторах використовується його
потенціал в якості скальпеля. Зрівнюючи із звичайним такий скальпель
володіє багатьма плюсами, натомість:
- лазерний скальпель вирізняється постійністю ріжучих властивостей;
- надійністю в роботі;
- лазерний промінь розтинає тканину на відстані, не надаючи на неї
ніякого механічного тиску;
- лазерний скальпель має абсолютну стерильність, оскільки з
тканиною контактує тільки промінь, причому в області розтину
виникає висока температура;
- лазерний промінь виробляє майже безкровний розтин, оскільки з
розтином тканин коагулює краї рани, зварюючи дрібні судини;
- лазерний промінь надає можливість хірургу добре бачити ділянку
що оперується, в той час коли звичайний скальпель загороджує поле
оперативного втручання.
Окрім цього, рана після оперативного втручання лазерним скальпелем
(як виявилось під час клінічних випробувань) швидко загоюється і не має

7

сильного больового синдрому. Все це призвело до того, що при хірургічних
операціях лазерний скальпель почали застосовувати на внутрішніх органах
грудної та черевної порожнини. Їм роблять операції на шлунку, роблять
шкірно-пластичні операції. Його також широко використовують в
офтальмології. Окулісти одні з перших почали використовувати можливості
лазера в клінічній практиці.
Поряд із позитивними сторонами є й деякі недоліки:
- Під час роботи з високоінтенсивним лазерним випромінюванням
категорично забороняється працювати без захисних окулярів!
Опромінення очей та шкіри прямим випромінюванням, може
призвести до важких травм.
- Під час проведення втручання випари та дим, вироблені лазером,
можуть містити життєздатні біотканини.
- У разі сильного перегину або неправильного кріплення волоконного
світловоду можливо пошкодження волокна або оптичної системи,
що передає лазерне випромінювання та заподіяння шкоди пацієнту
або оператору лазера.
- Температури, що виникають при експлуатації лазера можуть
призвести до запалювання деяких легкозаймистих матеріалів, а
також можливість загоряння газів виникаючих в середині
організму.
- За роботи на великих потужностях,є необхідність у кращому
охолодженні лазерно-оптичного блоку, щоб запобігти вимкненню
лазера під час проведення втручання.
- Лазерний апарат виробляється з однією довжиною хвилі, що
обмежує можливості використання.
Враховуючи ці позитивні сторони і недоліки тема дослідження
характеристик сучасних лазерних коагуляторів є актуальною.

8

Мета і задачі дослідження. Метою кваліфікаційної роботі магістра
проведення аналізу та характеристик сучасних лазерних приладів медичного
призначення.
Для досягнення мети необхідно вирішити наступні задачі:
- Проаналізувати існуючі аналоги лазерних приладів медичного
призначення;
- Зробити порівняльний аналіз коагулятора лазерного «Ліка-Хірург»
виробництва Фотоніка – плюс» та інших виробників.
- Дослідити характеристики сучасних лазерних коагуляторів.
Об’єкт дослідження – лазерні коагулятори.
Предмет дослідження – параметри, характеристики та можливості
лазерних приладів медичного призначення.
Наукова новизна одержаних результатів:
- Проведені дослідження коагулятора лазерного «Ліка – хірург»
- Зроблено порівняльний аналіз коагулятора лазерного «Ліка –
хірург» та інших виробників.
- Досліджені характеристики сучасних лазерних коагуляторів.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому що, було
проведено оцінку існуючих лазерних приладів медичного призначення, їх
параметрів та характеристик. Отримані в межах дослідження результати
дають можливість підібрати оптимальні параметри лазерних приладів для
впливу на біотканини та підвищити якість лікування.
Апробація результатів роботи.
Результати роботи доповідалися й обговорювалися на студентських і
наукових конференціях:
− дні студентської науки ЧДТУ, 27-30 квітня, м. Черкаси, Україна,
2020;
− дні студентської науки ЧДТУ, 19-22 квітня, м. Черкаси, Україна,
2021;

9

− ІV Всеукраїнська науково-практична інтернет-конференція
«Сучасні технології в енергетиці, електромеханіці, системах управління та
машинобудуванні», 25-26 листопада, м. Бахмут, Україна, 2021.
Публікації.
Результати досліджень опубліковані в тезах доповідей:
1. Vodolad B. A. Laser coagulator «LIKA-SURGEON» / B. A. Vodolad ,
I. A. Zubko // Збірник тез доповідей студентської науковопрактичної
конференції ЧДТУ: 19–22 квітня 2021 Р. [Електронний ресурс] / [упоряд.
Мельник І.В.]; Мво освіти і науки України, Черкас. держ. технол. унт. –
Черкаси: ЧДТУ, 2021. – C. 120.
2. Нечипоренко О. В. Дослідження характеристик сучасних лазерних
коагуляторів / О. В. Нечипоренко, Б. А. Водолад // Сучасні технології в
енергетиці, електромеханіці, системах управління та машинобудуванні:
Матеріали ІV Всеукраїнської науково-практичної інтернет-конференції (м.
Бахмут, 25-26 листопада 2021 р.) / Навчально-науковий професійно-
педагогічний інститут Української інженерно-педагогічної академії [упоряд.
П.О. Чикунов]. – Бахмут: ННППІ УІПА, 2021. – С.104-105.
Структура та обсяг випускної роботи.
Кваліфікаційна робота магістра складається з вступу, 3 розділів,
висновків та списку використаних джерел. Робота виконана на 62 сторінках.
Ілюстрована 22 рисунками та має 9 таблиць. Список використаних джерел
містить 28 найменувань.

10

РОЗДІЛ 1 СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАДАЧ

1.1 Лазерні технології в медицині
Лазер – це генератор когерентного світла. Від інших джерел світла
відрізняється тим, що лазер дає оптичне випромінювання, що
характеризується високим ступенем впорядкованості світлового поля, або
високим ступенем когерентності. Це випромінювання вирізняється високою
монохроматичністю та направленістю, можливістю генерування когерентних
хвиль великої інтенсивності в видимій, інфрачервоній і ультрафіолетовій
областях спектра. Вже на світанку квантової електроніки отримання високих
показників щільності енергії як в безперервному так і в імпульсному режимі,
вказувало на можливості їх широкого застосування на практиці.

1.2 Розвиток лазерних технологій
Після свого виникнення лазерна техніка розвивається виключно
високими темпами. З’являються нові типи лазерів и одночасно
удосконалюються старі. Створюються лазерні установки з необхідною
кількістю характеристик під різні конкретні цілі, а також різні прилади для
управління променем. Удосконалення лазерних технологій значно підвищує
ефективність сучасного виробництва. Вони дозволяють здійснювати
найбільш повну автоматизацію виробничих процесів. Одночасно при цьому
підвищується якість кінцевого продукту і заощаджується робочий час та
сировина.

1.3 Складові лазера
Різноманітність видів оптичних квантових генераторів або лазерів
об'єднана їх принципово однаковою конструкцією: установка має активне
середовище, елементи накачування, систему дзеркал для посилення

11

випромінювання та засоби доставки випромінювання. Принципова схема
влаштування лазера представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Принципова схема влаштування лазера

Активне середовище (1) – кристал, розчин, газ або напівпровідник
забезпечує конкретну довжину хвилі в залежності від свого хімічного складу.
Виняткова певна довжина хвилі випромінювання пов'язана з
однаковою різницею в енергетичних рівнях електронів у молекулах
речовини. Елементи накачування (2) служать для насичення енергією
активного середовища (заселення верхніх енергетичних рівнів).

1.3.1 Накачування
Може бути оптичним (потужні лампи), а також електричним, лазерним,
хімічним і навіть тепловим. У зв'язку з побічним нагріванням лазерних
установок від елементів накачування, доводиться охолоджувати апарати
водою або повітрям.

1.3.2 Система дзеркал
Служить для посилення випромінювання і складається з паралельних
пластин, одна з яких є непрозорим дзеркалом і повністю відображає
випромінювання (3), а друга - напівпрозоре дзеркало (4), через яке лазерний
промінь (5) виходить з генератора. Дзеркала, відображаючи частину

12

випромінювання в активну речовину, відіграють роль "відкритого
резонатора", забезпечуючи багаторазове посилення та спрямованість
генерованого випромінювання.

1.3.3 Засоби доставки випромінювання
Є оптичними системами, що доставляють до мішені лазерний промінь.
До них відносяться оптичні адаптери до операційного мікроскопа,
волоконно-оптичні інструменти, що сканують та інші системи. Незважаючи
на різноманіття їх конструкцій, розмірів і форм, принципово на виході
можливі лише три варіанти просторового розподілу випромінювання: це
пучок (рис. 1.2), що розмежується, що розходиться або сходиться.

Рис. 1.2 Форми пучків лазерних променів, що виходять із засобів доставки
випромінювання

Очевидно, що для вирішення тих чи інших практичних завдань
підбирається один із трьох варіантів: колімований – щільність потужності
протягом усього постійного); розбіжний – щільність потужності зменшується
в міру збільшення діаметра плями); що збігається – щільність потужності
спочатку збільшується, досягає максимуму в точці фокусу і потім

13

зменшується випромінювання лазерна апаратура. Назви лазерні установки
одержують, наразі, відповідно до активного
Назви лазерні установки одержують, наразі, відповідно до активного
середовища і найбільш загальна класифікація включає твердотільні, газові,
напівпровідникові, рідинні.

1.3.4 Загальна класифікація
Загальна класифікація включає;
- твердотільні,
- газові,
- напівпровідникові,
- рідинні лазери.
До твердотільних відносять (YAG:Nd - кристал алюмоітрієвого граната
з неодимом, довжина хвилі 1060 нм), александритовий, гольмієвий (YAG:Ho
- алюмоітрієвий гранат з гольмієм, довжина хвилі 2090 нм), ербієвий
(YAG:Er нм);
До газових – аргоновий, ексімерний, на парах міді, на парах золота;
До рідинних – працюючі на розчинах барвників.
Останніми роками, революцію зробила поява напівпровідникових
(діодних) лазерів через їх економічність за допомогою високого коефіцієнта
корисної дії (до 60-80% на відміну 10-30% при традиційних),
малогабаритності, надійності (апарати Лазон, Крістал, німецкий лазерний
хірургічний апарат Ceralas та лазерний коагулятора Ліка хірург, розроблений
ПП «Фотоніка плюс»).

1.3.5 Термічні ефекти
До термічних ефектів відноситься:
- Гіпертермія - тривале, до години і більше прогрівання тканин при
температурі 43-45 °С, в результаті чого настає відстрочена в часі

14

загибель клітин, найбільш чутливих до температури, наприклад,
пухлинних.
- Термотерапія - прогрівання тканин протягом хвилин при
температурі 45 - 60 ° С з подальшою загибеллю клітин, їх лізисом і
утворенням ділянки атрофії.
- Коагуляція тканини пов'язана з денатурацією білків і настає
практично відразу при досягненні температури 60-90 ° С.
подальшому заміщується сполучною тканиною або утворюється
дефект тканин.
- Скорочення колагену на 20-30% без денатурації його волокон і,
відповідно без некрозу, відбувається при нагріванні його в діапазоні
температур 62-64 °С. (Використовується для лазерного шліфування
"омолодження" шкіри).

1.3.6 Механічні ефекти
До механічних ефектів відноситься:
- Випаровування або вапоризація свідчить про перевищення
температури тканин понад 100 °С, внаслідок чого відбувається
пароутворення, розрив тканин, а некротичні маси зневоднюються,
карбонізація або обвуглювання тканини настає при температурі 150
° С і вище, при цьому безпосередньо під час впливу утворюється
дефект тканин за рахунок випаровування органічного субстрату у
вигляді неорганічних частинок - диму.
- Карбонізація може бути прикладом механічного ефекту,
опосередкованого підвищенням температури тканин.
- Фоторозрив виникає у разі, якщо енергія лазерного променя
сконцентрована у просторі й у часі настільки, що виникає оптичний
пробій - тобто іонізація середовища мішені з формуванням

15

плазмової мікропорожнини. При цьому відбувається винятково
механічний розрив тканини без ознак її термічного ушкодження.
- Абляція у чистому вигляді – це процес фотодекомпозиції
(руйнування міжмолекулярних зв'язків) з формуванням дефекту
тканин і викидом тканинного детриту із зони опромінення, при
якому в продуктах викиду можна ідентифікувати тканину, що
видаляється (на відміну від карбонізації). Найчастіше термін
"абляція" застосовують ширше, характеризуючи будь-який процес
лазерного видалення тканин.
Перелічені ефекти нерідко супроводжують один одного (змішані
немеханічні та механічні ефекти), іноді це поєднання корисне (наприклад,
лазерний розріз шкіри за рахунок карбонізації буде безкровним, оскільки по
краях рани відбудеться коагуляція), іноді шкідливо (в офтальмології
коагуляція сусідніх ділянок рогівки небажана при її абляції.
Отримання всього спектра біологічних ефектів взаємодії "лазерне
випромінювання – біотканина" визначають три основні параметри
випромінювання:
- Довжина хвилі;
- Тривалість впливу;
- Енергетичні характеристики.
Поєднання цих трьох параметрів можна отримати весь спектр бажаних
ефектів: від прецизійної мікронної абляції до значної об'ємної коагуляції
тканин. Крім цих характеристик, необхідно враховувати оптичні та термічні
властивості тканин. Оптичні властивості (пропускання, поглинання та
розсіювання) взаємопов'язані з довжиною хвилі, а термічні
(теплопровідність) найбільшою мірою виявляються залежно від тривалості
дії.

16

1.4 Довжина хвилі
Оптичний спектр електромагнітного випромінювання, в якому генерують
лазери, тягнеться від 10 нм (розери) до десятків мкм (мазери). Довжина хвилі
визначає глибину проникнення випромінювання тканини, яка може бути
виміряна в метричних одиницях - мікрометрах, міліметрах, сантиметрах.
Оптичний спектр поділяється на ультрафіолетовий (УФ), видимий та
інфрачервоний (ІЧ). Його розподіл подано у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1
Розподіл оптичного спектру
Оптичний спектр Діапазон Довжина хвилі
Ультрафіолетовий (УФ) Короткохвильовий До 275
(ексимер) Середньохвильовий 275-320
Довгохвильовий 320-400
Видимий (рубіновий, Фіолетовий 400-450
аргоновий, на парах Синій 450-480
міді, на парах золота, на Блакитний 480-510
барвниках) Зелений 510-575
Жовтий 575-585
Помаранчевий 585-620
Червоний 620-760
Інфрачервоний (ІЧ) Ближній 760-1500
(діодний, неодимовий, Середній 1500-3000
гольмієвий, ербієвий, Далекий 3000-15000
СО2)

1.5 Поглинання випромінювання тканинами
Визначається наявністю хромофорів - молекул, що поглинають
випромінювання (хромофори входять до складу оксигемоглобіну, меланіну,
інших пігментів). Процес поглинання УФ випромінювання веде до іонізації

17

молекул, розриву ковалентних зв'язків та утворення вільних радикалів.
Процес поглинання ІЧ випромінювання стимулює теплові процеси:
коливання та обертання молекул. Відносне поглинання лазерного
випромінювання наведено на рис. 1.3.

Рис. 1.3 Відносне поглинання лазерного випромінювання

Відносне поглинання лазерного випромінювання у воді (1),
оксигемоглобіні (2) та меланіні (3). Цифрами вказані довжини хвиль
робочого випромінювання наступних лазерів: 1 - 532 нм; 2, 3 - 810 та 970 нм -
діодні лазери; 4 - 1060 лазер на YAG: Nd; 7 - 1545-1565 волоконний лазер на
Ег-активованому волокні; 8 - 1940-2010 волоконний лазер на Tm-
активованому волокні; 9, 10 - 2000 та 3000 каскадна генерація в волоконному
лазері на Но-активованому волокні.
Слід зазначити, що найкращим хромофором для випромінювання всіх
довжин хвиль є пігмент меланін. Інші пігменти: окислений та відновлений
гемоглобін, міоглобін, ксантофіл, добре пропускають випромінювання
однойменного або близького кольору та поглинають випромінювання
додаткових кольорів. Молекули води є хорошими хромофорами для
короткого ультрафіолетового (УФ), а також середнього та далекого
інфрачервоного (ІЧ) діапазонів. У білках поглиначами УФ випромінювання є
різні амінокислоти. Випромінювання "зелених" лазерів (аргонового або

18

лазера на парах міді) добре поглинається не тільки пігментними гранулами,
гемоглобіном, а й безпігментними тканинами, наприклад склерою.
"Синє" випромінювання аргонового лазера більшою мірою
поглинається ксантофілом сітківки, внаслідок чого може виникнути її
пошкодження (випромінювання "зелених" лазерів на парах міді та "синє"
випромінювання аргонового лазера найбільш небезпечні для зору хірурга).
"Червоне" видиме випромінювання криптонового лазера та "жовте"
випромінювання лазера на барвниках слабо поглинаються ксантофілом. Як
видно, тут "працює" закон основних та додаткових кольорів, згідно з яким
забарвлена речовина добре пропускає випромінювання однойменного
кольору та поглинає випромінювання додаткового кольору.
Наявність певної довжини хвилі поглинання у пігментних молекул
рахунок резонансу обумовлює переважне поглинання енергії лазерного
випромінювання певної довжини хвилі. Виникає ефект селективного впливу
на біотканину, що підвищує ефективність хірургічного впливу. Наприклад,
можна вибрати довжину хвилі випромінювання діодного лазера (980 нм), що
максимально поглинається цільовою структурою (оксигемоглобіном) і
мінімально поглинається дермою (тканина, через яку проходить
випромінювання до необхідного об'єкта) – подібний ефект використовується
в косметології для транскутанного усунення "винних" плям та "судинних
зірочок".
У лазерній хірургії використовується і протилежна властивість –
колірна незалежність. Наприклад, випромінювання інфрачервоного спектра,
переважно поглинається молекулами води, тобто. випромінювання
CO2,Er:YAG, Ho:YAG та діодного лазерів - це випромінювання, у якого
немає кольору, тому воно, практично не відбиваючись, вільно проходить у
глиб тканин (наприклад носових поліпів). Параметри лазерного
випромінювання, що формують остаточний ефект взаємодії з біотканиною: -

19

Довжина хвилі, потужність, тривалість випромінювання та режим роботи
(постійний або імпульсний).
Тривалість впливу багато в чому визначає кінцевий лікувальний ефект
взаємодії "лазерне випромінювання – біотканина". При коротких та
ультракоротких впливах та високій щільності енергії відбувається механічне
пошкодження тканин практично за відсутності термічного навантаження, що
має місце, наприклад, при фоторозриві. За короткий час у фокусі променя
відбувається іонізація молекул, формується плазмова порожнина (видна як
іскра в повітрі), миттєве розширення та спад якої призводить до генерації
акустичних хвиль (чутний тріск). Потужність, достатня для оптичного
пробою, досягається за рахунок скорочення тривалості імпульсу до 109-1012
секунд.

1.6 Застосування імпульсів, що повторюються
Застосування імпульсів, що повторюються дозволяє досягти
кількісного виграшу, наприклад, прискорити процес руйнування тканин і
підвищити його ефективність (імпульсно-періодичний режим).
За допомогою підвищення частоти імпульсів можна отримати зміну
якості впливу та імпульсний лазер "змусити" працювати як безперервний. В
цьому випадку імпульси йдуть один за одним з високою частотою
(квазінеперервний режим).
Висока частота проходження імпульсів створює розріз з дуже вузькою
зоною термічного ураження. Якщо ж тривалість імпульсу значно перевищує
600 мкс, відбувається значна дифузія енергії лазерного випромінювання із
зони впливу. Схематичне уявлення деяких режимів представлене на рис. 1.4.

20

Рис.1.4 Деякі режими роботи лазерів

1.7 Енергетичні характеристики
Енергетичні характеристики при лазерних впливах є одним із трьох
складових, що принципово впливають на кінцевий результат. Потужність
випромінювання вимірюється у ватах (Вт) або мілліватах (мВт), в системі СІ
позначається Р. Інтенсивність випромінювання або щільність потужності -
відношення потоку випромінювання до площі поверхні, перпендикулярної до
напряму поширення випромінювання. Одиниця виміру в СІ - Вт/м2,
позначається J. У лазерній медицині часто використовують відношення
Вт/см2 Енергія випромінювання виражається в джоулях (Дж) або
мілліджулях (мДж) і позначається Е. 1 джоуль (Дж) електромагнітного
випромінювання - це енергія, отримана при дії випромінюванням потужністю
1 Вт за 1 с: 1 Дж = 1 Вт х 1 с.
Енергетична експозиція (доза випромінювання, Дж) – енергетична
опроміненість за певний проміжок часу. Слід пам'ятати, що у кінцевий
результат лазерного впливу впливають не абсолютні величини енергії та
потужності, які щільність, тобто. розподіл за площею плями. У
колімированном пучку випромінювання щільність потужності практично
однакова по всій його довжині, в пучку, що розходиться, вона зменшується
пропорційно куту розбіжності, а в схожому вона максимальна в точці
фокусу.

21

Гіпертермолазери активно використовують у хірургії об'ємних
процесів. Необхідно відзначити, що в останні роки зріс інтерес до органо-
зберігаючого лікування. Це з новими лікувальними можливостями, у тому
числі не останнє місце займають лазерні методи. Чільну роль у лікуванні
об'ємних процесів відіграють лазери ближнього ІЧ-діапазону (наприклад
діодні з довжинами хвиль 810 нм або 980нм, а також YAG:Nd 1060 нм), які
дозволяють отримувати ефект об'ємної гіпертермії новоутворень. В останні
роки прагнуть застосовувати саме гіпертермію, так як у разі швидкої
коагуляції тканин відбувається посилення їх поглинаючої здатності та
екранування випромінювання зі зменшенням глибини проникнення: LITT -
лазерна інтерстиціальна термотерапія поліпів, лазерна внутрішньотканинна
термотерапія зоба, лазерна термотерапія доброякісної гіперплазії та інше.
Тривалість кожного впливу реалізації ефекту гіпертермії становить
щонайменше хвилини. Потужність підбирається в такий спосіб, щоб ледь
помітне збліднення новоутворення наступало через 30-45 і більше секунд
початку впливу, тобто. використовується підпороговий для коагуляції режим.
Характеристики лазерних хірургічних апаратів. На першому етапі
широко застосовувалися газові CO2 лазери, випромінювання яких має
довжину хвилі 10600 нм. Це випромінювання добре поглинається у воді і
виявляється дуже ефективним для розтину біотканин при хірургічних
втручаннях [Тімен Г.Е., 1987]. Установки з СО2-лазерами зараз широко
використовуються в ЛОР-хірургії.
Разом з тим певна незручність цих лазерів полягає у відсутності
ефективних гнучких волоконних світловодів для цього діапазону
(випромінювання CO2 лазера не транслюється гнучким скловолокном).
Наслідком є необхідність використання для доставки випромінювання СО2-
лазера спеціальних пристроїв: дзеркально-лінзових світловодів, адаптерів,
дорогих скануючих і юстованих з мікроскопом пристроїв, що створює значні

22

незручності при роботі у вузьких порожнинах і збільшує матеріальні витрати.
"Газові" лазери мають відносно більші розміри (рис. 1.5).

Рис. 1.5 СО2 -лазер "LIKA-fraxel+" виробництва «Фотоніка Плюс»

Їх замінили лазери на парах міді (довжина хвилі 510-580 нм), які є
одними з найбільш ефективних з точки зору ЛОР хірургії повнокровних
тканин, а саме носових раковин, новоутворень ЛОР органів, папілом,
пігментних невусів та гемангіом [Масичов В.І. з співавт., 1985]. Однак
підвищений рівень щільності потужності видимого випромінювання зеленого
діапазону в режимі хірургічної роботи робить випромінювання небезпечним
для очей хірурга і призводить до необхідності використовувати спеціальні
окуляри, що знижують ефективність візуального контролю за ходом
ендоскопічної операції. Крім того, лазери "на парах" вимагають значного
часу для попереднього "прогріву" активного середовища перед початком
роботи (досягнення пароутворення твердих тіл золота та міді).
Найбільш привабливими досі були потужні лазери на гранаті з
неодимом - YAG:Nd - алюмоітрієвий гранат з неодимом - (довжина хвилі
випромінювання 1060 нм) з волоконним висновком випромінювання

23

[Плужніков М.С. з співавт., 1991]. Однак велика глибина проникнення (до 5-
10 мм) у підлягаючі тканини за рахунок низьких коефіцієнтів поглинання у
воді та гемоглобіні і пов'язана з цим можливість теплового пошкодження цих
тканин роблять ці лазери небезпечними в ендоскопічній хірургії
порожнистих органів поблизу магістральних судиннонервових пучків голови.
Сильно поглинається у воді випромінювання лазерів на середовищах,
активованих гольмієм (довжина хвилі випромінювання 2090 нм) і ербієм
(2940 нм), наближається ефективності до випромінювання СО2-лазерів, і
здатне поширюватися по гнучким світловодам. Разом з тим мале поглинання
в оксигемоглобіні та меланіні знижує їх гемостатичні властивості порівняно з
діодними лазерами 980 нм.
Довжина хвилі 1540 нм (твердотельний лазер на основі скла легованого
іонами ербія "Er у склі") приваблива тим, що вона відносно безпечна для
очей, але характеризується зниженим поглинанням в оксигемоглобіні, що
змінює характер впливу на біологічні тканини (дещо зменшуються гемостат.
Хірургічні апарати, які використовують лазери середнього рівня потужності
(5-100 Вт), впевнено увійшли до арсеналу медицини завдяки наступним
перевагам:
- стерилізація гнійних ран,
- профілактика можливого зараження післяопераційних ран (у тому
числі ВІЛ та гепатитами);
- коагуляція дрібних судин у зоні розрізу, що дозволяє проводити
розтин кровонаповнених органів, зменшити втрати крові, працювати
на сухому операційному полі, знизити небажаний психічний вплив
на пацієнта;
- зручність впливу при ендоскопічних операціях за рахунок
використання гнучких волокон для передачі (трансляції)
випромінювання до тканин (за винятком СО2 лазерів); Водночас
застосування лазерів протягом тривалого часу було пов'язане з

24

використанням громіздкого та важкого та регулярного
обслуговування кваліфікованим технічним персоналом.
Поява потужних напівпровідникових лазерів (лазерних діодів),
швидкий прогрес у збільшенні їхньої надійності та рівня вихідної потужності
при зниженні собівартості дозволили створити нове покоління медичних
апаратів, які характеризуються:
− малими габаритами;
− вагою та енергоспоживанням;
− відсутністю потреби у рідинному охолодженні;
− високою надійністю та великим ресурсом роботи;
− відсутністю необхідності у проведенні регламентних робіт та
кваліфікованому обслуговуванні;
− високою стабільністю параметрів, простотою управління
характеристиками випромінювання (потужність, модуляція та, певною
мірою, довжини хвилі випромінювання);
− низькою чутливістю до механічних та кліматичних впливів на
обладнання, що потребує потужного електроживлення, рідинного
охолодження та регулярного обслуговування кваліфікованим
технічним персоналом.

1.8 Формулювання проблемних задач дослідження
- Проаналізувати існуючі лазерні пристрої медичного призначення;
- Привести характеристики, принцип роботи існуючих аналогів
предмету дослідження;
- Обрати метод для реалізації поставленої задачі з описом стану
предмета дослідження;
- Проаналізувати результати досліджень та перспективи розвитку
технології та її подальшого удосконалення.

25

Висновки
1. Проаналізовані існуючі лазерні пристрої медичного призначення, їх
призначення ,характеристики та принцип роботи.
2. Розглянуто стан розвитку приладів лазерної медицині на прикладі
актуальних моделей.
3. Проведено системний аналіз лазерних приладів медичного
призначення, та їх використання для задач дослідження.
4. Сформовано задачі дослідження.

26

РОЗДІЛ 2 АНАЛІЗ ЛАЗЕРНИХ ПРИСТРОЇВ МЕДИЧНОГО
ПРИЗНАЧЕННЯ

ПП «Фотоніка Плюс» - розробник і виробник лазерної апаратури для
хірургії та терапії, а також інструментів на основі оптичного волокна до неї.
Підприємство було засноване як Приватне Підприємство 22 жовтня 1996
року.
На сьогоднішній день виробляються наступні апарати для лазерної
хірургії та лазерної терапії:
- Коагулятор лазерний хірургічний діодний «Lika - surgeon»
- Коагулятор лазерний хірургічний діодний «Lika - surgeon+»
- Апарат лазерний терапевтичний «Лика – терапевт М»
- Апарат лазерний скануючий двуканальний «Медік – 2К»
- Фракційний СО2 – лазер «LIKA – fraxel»
- Коагулятор лазерний універсальний «ЛІКА – хірург»

2.1 Апарат лазерний скануючий двоканальний "Медік-2К"
Це терапевтичний апарат для проведення процедур методом лазерного
сканування з використанням червоного (659 нм) та інфрачервоного (808 нм)
діапазону лазерного випромінювання (рис. 2.1).

Рис. 2.1 Апарат лазерний скануючий двоканальний «Медик-2К»

27

Технічні характеристики:
- Довжина хвилі червоного Ч-випромінювання – 659 нм.
- Довжина хвилі інфрачервоного ІЧ-випромінювання – 808 нм.
- Вихідна потужність Ч-випромінювання (3, 10, 20, 30, 40, 50) мВт±20%.
- Вихідна потужність ІЧ-випромінювання (0, 15, 30, 50, 70, 85, 100)
мВт±20%.
- Вихідна потужність Ч-випромінювання лазер-пілота 3мВт±20%.
- Модуляція випромінювання (1-200)Гц±10%.
- Час випромінювання - 1сек …99 хв.
- Кількість фігур сканування не менше – 8.
- Діапазон зміни зони впливу на відстані 1240мм±10% від вихідного
вікна апарата за координатами Х та Y.
- Розбіжність пучка лазерного променя червоного та інфрачервоного
випромінювань повинна бути не більше 5мрад±20.
- Апарат працює від мережі змінного струму частотою 50Гц±10% та
напругою 220±10%.
- Потужність, споживана апаратом трохи більше 40В*А.
- Оптична щільність окулярів лазерних захисних щонайменше 3Бел.
- Маса апарату (нетто) трохи більше 17 кг, маса апарату (брутто) трохи
більше 19 кг.
- Габаритні розміри стійки не більше – 1350×890×850 мм.
- Кут повороту вузла поворотної стійки щодо лицьової панелі блоку
управління не менше ±90о.
- Кут повороту головки сканатора щодо вузла поворотного стійки не
менше ±45о.
Сканування променем є єфективним методом лазерної терапії. Він
надає можливість оброблять великі площі тіла полярізованим направленим
лазерним випромінюванням, з високою щільністю оптичної потужності

28

Лазерне сканування надає можливість досягти високій рівень
ефективності процедур, не збільшуючи час на їх проведення
В таблиці 2.1 наведено параметри апарату лазерного скануючого
двоканального «Медик-2К»
Таблиця 2.1
Характеристики «Медик 2К
Назва параметру Значення
Довжина хвіилі червоного лазерного 660 нм
випромінювання
Максимальна вихідна потужність червого 50 мВт
лазерного випромінювання
Довжина хвилі інфракрасного постійного 810 нм
лазерного випромінювання
Максимальна вихідна потужність 100 мВт
інфракрасного постійного лазерного
випромінювання
Час випромінювання від 1 секунди до 99 хвилин
Кількість фігур сканування 8
Споживана потужність 40 Вт
Живлення 220 В / 50 Гц
Габаритні розміри стійки 1350х950х500 мм
Вага апарату (зі стойкою), не більше 19 кг

Апарат « Медік 2К» - це електро-механічний пристрій, що призначений
для формування зображень променем Ч-випромінення або ІЧ- випромінення.
В його складі є електронний блок і стійка. Електронний блок складається з
субблока індикації, субблока клавіатури, субблока живлення, субблока
управління.
На рис. 2.2 наведена функціональна схема «Медік 2К».

29

Рис. 2.2 Фукціональна схема «Медік 2К»

В електронному блоці набір параметрів роботилазерного
випромінювання здійснюється кнопками субблока клавіатури котрі
відображуються на індикаторі субблока індікації та подається на субблок
управліннящо забезпечуе управління параметрами лазерного
випромінювання.
Скануюча головка складається з двох лазерних напівпровідникових –
випромінювачів Ч-червоний, ІЧ діапазонів. Воні знаходяться в одному
корпусіта оптично з’єднані. Об’єднання променів здійснюється за рахунок
перевідображення Ч-випромінювання на єфективних відбивачах,та
проходження ІЧ-випромінювання через пластину з мінімальним відбиванням.
Візуалізацію невидимого ІЧ випромінювання забезпечується за рахунок
видимого Ч випрмінювання. В субблоці відхилення лазерного
випромінювання встановлено два дзеркала (для відображення променя К-
випромінювання та (або) ІЧ-випромінювання,потрапляучи на дзеркала
відбиваються.
Залежно від частоти сигналів керування,що надходять з електронного
блоку, дзеркала повертаються з різною частотою, що забезпечує формування
різних фігур на поверхні.
На рис. 2.3 зображені фігури сканування на «Медік 2К»

30

Рис. 2.3 Фігури сканування на «Медік 2к»

2.2 Апарат лазерний терапевтичний "Ліка-терапевт М"
Апарат лазерній терапевтичний «Ліка-терапевт М» використовується в
якості джерела лазерного випромінювання видимого та інфрачервоного
діапазонів для проведення лазерної та фотодинамічної терепії в межах
медичної реабілітації, фізіотерапії курортології. Апарат лазерній
терапевтичний «Ліка- терапевт М» складається з електронного блокута та
виносних рукояток (рис.2.4).

Рис. 2.4 Апарат лазерний терапевтичний «Ліка-терапевт М»

31

Технічні характеристики:
- Довжина хвилі видимого випромінювання "В" - 405-700 нм.
- Довжина хвилі постійного інфрачервоного випромінювання «ІП» –
701-1050 нм.
- Вихідна потужність «В»-випромінювання - (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40,
45, 50) мВт ±20%.
- Вихідна потужність «ІП»-випромінювання - (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70,
80, 90, 100) мВт±20%.
- Вихідна потужність лазер-пілота «ІП»-випромінювання не більше 1
мВт±20%.
- Модуляція «В» та «ІП» випромінювання – 0,1-99,9 Гц±10%.
- Час випромінювання - 1сек …99 хв 59 сек.
- Доза випромінювання - 0,01-99,99 Дж±20%.
- Розбіжність пучка випромінювання на кінці виносної рукоятки - трохи
більше 0,5рад±20%.
- Апарат працює від мережі змінного струму частотою 50 Гц±1% та
напругою 220±10%.
- Потужність, що споживається апаратом – не більше 10 Вт.
- Оптична щільність окулярів лазерних захисних – не менше 3 Бел.
- Маса апарату трохи більше 1,5 кг, маса апарату (брутто) - трохи більше
2,5 кг.
Габаритні розміри:
- електронного блоку трохи більше, мм - 245×140×75;
- виносний рукоятки трохи більше, мм - 180×32×32;
- довжина шнура виносної рукоятки не менше -1500 мм.
В таблиці 2.2 наведені технічні характеристики апарата лазерного
терапевтичного «Ліка-терапевт М».

32

Таблиця 2.2
Технічні характеристики
апарата лазерного терапевтичного «Ліка-терапевт М»
Тип Оптичний Довжина Максимальна Габаритні
виносної діапазон хвилі потужність розміри, не
рукоятки випромінювання більше
ВРВ1 фіолетовий 405 нм 50 мВт 160х35х60 мм
ВРВ2 синій 445 нм 50 мВт 160х35х60 мм
ВРВ3 зелений 532 нм 50 мВт 160х35х60 мм
ВРВ4 червоний 660 нм 50 мВт 160х35х60 мм
ВРВ5 червоний 658 нм 250 мВт 170х40х70 мм
ВРИП1 інфрачервоний 80 нм 100 мВт 160х35х60 мм
ВРИП2 інфрачервоний 780 нм 100 мВт 160х35х60 мм

Принцип роботи апарата заснований на генерації лазерного
випромінювання напіпровідниковими лазерами лазерних модулів виносних
рукояток, та виведення його через оптичні роз’єми для підключення
інструментупереферії з метою доставки його до місця проведення процедури.

2.3 Фракционний СО2-лазер «Ліка-фраксель».
CO2-лазер - це газовий лазер, тобто основа даного лазера - вуглекислий
газ, який збуджується за допомогою електрики. CO2-лазер має довжину
хвилі 1060 нм і насамперед підходить для обробки неметалів та більшості
пластиків. Однак, це трохи спірний момент, оскільки сучасні CO2-лазери
досить потужні і можуть відмінно справлятися навіть з 20 мм сталлю. Взагалі
CO2-лазери мають досить високий рівень потужності та дуже гарну якість
променя. За рахунок цього вони є одними із найпоширеніших видів лазерів.

33

Фракціний СО2 лазер використовується для проведення
широкогоспектра лазерних маніпуляцій в дерматології, косметології хірургії
та гінекології (рис.2.5).

Рис. 2.5 Фракційний СО2 лазер

Технічні характеристики:
- Довжина хвилі робочого лазерного випромінювання 10600 нм
- Потужність робочого лазерного випромінювання (ступінчасте
регулювання потужності з кроком 1 Вт) від 1 Вт до 30 Вт
- Довжина хвилі лазера-пілота (променя наведення) 635 нм
- Дисплей 10,4" кольоровий резистивний сенсорний РК-екран
- Система охолодження повітряна
- Мінімальний діаметр точки робочого лазерного випромінювання не
більше 0,25 мм
- Мультимовне меню дисплея: український російський англійський
- Допустимий діапазон температур у робочому приміщенні від +10°С до
+35°С.
Фракційний режим:

34

- Вихідна потужність робочого лазерного випромінювання від 1,0 Вт до
30,0 Вт з кроком 1,0 Вт
- Тривалість лазерного впливу в точці від 0,1 мс до 10 мс з кроком 0,1 мс
- Пауза між двома точками від 1 мс до 5000 мс з кроком 1 мс
- Відстань між двома точками від 0,2 мм до 2,6 мм із кроком 0,1 мм
- Режими сканування - послідовний; рівновіддалений; випадковий
- Варіанти фігур сканування прямокутник (квадрат); трикутник;
шестикутник; еліпс (коло)
- Кількість повторів сканування від 1 до 20 (з кроком 1)
- Розміри фігури сканування у горизонтальній площині - від 1 мм до 20
мм (з кроком 0,1 мм) у вертикальній площині – до 20х20 мм2
- Можливість збереження робочих налаштувань лазера збереження 5
(п'яти) поточних налаштувань параметрів робочого меню та вибір
одного з збережених.
Хірургічний режим:
- Вихідна потужність робочого лазерного випромінювання від 1,0 Вт до
30,0 Вт із кроком 1,0 Вт
- Режими випромінювання безперервний, імпульсний та одиночний
Гінекологічний режим
- Вихідна потужність робочого лазерного випромінюваннявід 1,0 Вт до
30,0 Вт з кроком 1,0 Вт
- Тривалість лазерного впливу в точці від 0,1 мс до 10 мс з кроком 0,1 мс
- Кількість точок у лінії від 4 до 100 з кроком 1
- Відстань між двома рядками від 0,2 мм до 10,0 мм із кроком 0,1 мм
- Режими сканування послідовний; рівновіддалений; випадковий
- Кількість повторів скануваннявід 1 до 20 з кроком 1
- Кількість рядів від 1 до 10 з кроком 1
- Варіанти фігур сканування: квадрат; коло.

35

2.4 Лазер хірургічний діодний "LIKA-surgeon"
Волоконні лазери належать до групи твердотільних лазерів. Технологія
їх роботи полягає у виробництві лазерного променя за допомогою так званих
затравальних лазерів і посилюють його в спеціально вбудованому
скловолокні, якому через діод накачування надходить енергія. Довжина
волоконних лазерів мають довжину хвилі 1,064 мкм і дуже малий діаметр
фокусу, за рахунок чого інтенсивність променя зі 100 разів перевищує
газовий CO2-лазер при однаковій потужності, що випромінюється.
Волоконні лазери добре підходять для нанесення маркування на
металах за рахунок анілінгу, гравіювання, контрастного маркування на
металах та пластиці. Також волоконні лазери є довговічнішими в
експлуатації і практично не потребують, а технічного обслуговування.
Лазер хірургічний діодний «LIKA-surgeon» (рис. 2.6) призначений для
проведення широкого спектру хірургічних маніпуляцій, метою яких є:
- вапоризація (пошарове видалення) біологічних тканин;
- корекція форми та обсягу здорових тканин в естетичних та
лікувальних цілях;
- Забезпечення гемостазу;
- коагуляція біотканин;
- Розсічення біотканин;
- Силова термотерапія.

Рис. 2.6 Лазер хірургічний діодний «LIKA-surgeon»

36

В таблиці 2.3 наведені області застосування лазерного коагулятора
«ЛІКА- Surgeon».
Таблиця 2.3
Області застосування лазерного коагулятора «ЛІКА-Surgeon»
Галузь застосування потужність лазерного випромінювання,
Вт
10 15 20 25 30
Оториноларингологія 940, 980 нм
Косметологія та
810, 940, 980 нм
Дерматологія
Гінекологія 1470 нм 940, 980 нм
Урологія
940 нм
Проктологія 940, 980 нм
Флебологія 1470 нм 940, 980 нм
Загальна хірургія 1470 нм 940, 980 нм
Травматологія та
940, 980 нм
Ортопедія
Нейрохірургія 940, 980 нм
Онкологія 810, 940, 980 нм

Лазерне випромінювання може використовуватися як самостійно, і
доповнювати інші існуючі види оперативних втручань.

37

Лазер хірургічний діодний «LIKA-surgeon» виготовляється тільки з
однією довжиною хвилі робочого лазерного випромінювання.
Технічні характеристики:
- Довжина хвилі: 940 нм* (або інша)
- Довжина хвилі лазера-пілота: 650 нм
- Потужність лазерного випромінювання на виході світловода: 0,5...30
Вт*
- Живлення: 220 В/50 Гц
- Потужність, не більше: 400 Вт *
- Габаритні розміри електронного блоку, не більші: 340x370x160 мм
- Маса електронного блоку, не більше: 12,5 кг
Апарат забезпечує:
- роботу у трьох режимах лазерного випромінювання - нормальному,
модульованому та періодичному;
- ступінчасте регулювання та контроль потужності випромінювання;
- ступінчасте регулювання та контроль потужності випромінювання
лазера-пілота;
- встановлення та контроль часу процедури;
- модуляцію випромінювання;
- Можливість підрахунку дози лазерного випромінювання.

Висновки
1- Розглянуто лазерні прилади медичного призначення.
2- Проаналізовані їх відмінності.
3- Виявлені переваги і недоліки лазерних медичних приладів.

38

РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯХАРАКТЕРИСТИК СУЧАСНИХ
ЛАЗЕРНИХ КОАГУЛЯТОРІВ

3.1 Функціональний аналіз коагулятора лазерного «ЛІКА-хірург»
ПП «Фотоніка Плюс» - розробник і виробник лазерної апаратури для
хірургії та терапії, а також інструментів на основі оптичного волокна до неї.
Підприємство було засноване як Приватне Мале Виробниче
Підприємство 22 жовтня 1996 року.
На базі підприємства з 2012 р. працює лабораторія технічного
контролю, в якій проводяться метрологічні вимірювання технічних
характеристик виробленої продукції, які заносяться в формуляр. Лабораторія
проводить свою роботу відповідно до чинних нормативних документів,що
регламентують вимоги до вимірювань оптичних, фізичних, механічних
показників високоінтенсивного та низькоінтенсивного лазерного
випромінювання, та методики проведення досліджень.
Основні напрямки розвитку:
- Розробка і виробництво лазерної медичної апаратури на основі діодних
лазерів;
- Виготовлення інструменту на основі оптичного волокна та
периферичних насадок до лазерних апаратів;
- Ремонт лазерного медичного обладнання та світловодного інструменту;
- Розробка і виготовлення лазерних модулів різного функціонального
призначення .
Одним з приладів ,що виробляє «Фотоніка плюс» є лазерний
коагулятор «ЛІКА – хірург».

3.1.1 Призначення апарата «ЛІКА – хірург»
Коагулятор лазерний універсальний «ЛІКА – хірург» (рис. 3.1)
використовує в якості джерела, високоінтенсивне лазерне випромінювання

39

ІЧ діапазону та призначений для проведення широкого спектру хірургічних
маніпуляцій, метою яких є:
- Вапорізація – пошарове видалення біологічних тканин;
- Корекція форми та об’єму здорових тканин – в естетичних та
лікувальних цілях;
- Забезпечення гемостаза;
- Коагуляція біотканин;
- Розтин біотканин;
- Силова термотерапія.

Рис. 3.1 Коагулятор лазерний універсальний «ЛІКА – хірург»

Апарат призначений для використання в спеціалізованих відділеннях
поліклінік, клінік, лікарень, госпіталів, медичних та косметичних центрів,
санаторіях, навчання персоналу на спеціалізованих курсах.
Коагулятор «ЛІКА – хірург» забезпечує:
- Ступеневе регулювання потужності робочого випромінювання;
- Ступеневе регулювання потужності випромінювання лазер-пілота;
- Установку та контроль часу процедури;

40

- Модуляцію робочого випромінювання;
- Підрахунок дози випромінювання.
В залежності від потужності лазерного випрмінювання та довжини
хвилі «ЛІКА – хірург» може застосовуватися в таких галузях медицини:
- загальній хірургії;
- оторінодарингології;
- дерматологія та косметологія;
- гінекології;
- проктології;
- флєбології;
- травматологія та ортопедія;
- нейрохірургія;
- онкологія;
- ендокрінологія (LITT)
Важливу роль в реалізації лазерних технологій відіграє вірний вибір
робочої довжини хвилі випромінювання. Довжина хвилі є основним
чинником, що визначає глибину впливу лазера на біотканину. Найбільш
універсальним вважається лазерне випромінювання з довжинами хвилі 940-
980 нм. Воно найкраще поглинається як у воді так і оксігемоглобіні.
Випромінювання з довжиною хвилі 810нм та 1060нм проникає в
біотканину на глибину до 1см та використовується для об’ємного прогріву
тканини. Довжини хвиль 1470 та 1940нм знаходяться максимумі поглинання
у воді що обумовлює їх широке застосування в флебології.
Коагулятор хірургічний діодний «ЛІКА-хірург» виготовляється тільки
з однією довжиною хвилі робочого лазерного випромінювання згідно з
даними зазначеними. При необхідності є можливість модернізації раніш
виготовлених апаратів зі зміною потужності.
Області використання коагулятора лазерного універсального «ЛІКА –
хірург» наведені в таблиці 3.1.

41

Таблиця 3.1
Області застосування лазерного коагулятора «ЛІКА-хірург»
Галузь застосування потужність лазерного випромінювання,
Вт
10 15 20 25 30
Оториноларингологія 940 нм
Косметологія та
940, 980 нм
Дерматологія
Гінекологія 1470 нм 940, 980 нм
Проктологія 1470 нм 940 нм
Флебологія 1470, 1940 нм 940 нм
Загальна хірургія 1470 нм 940, 980 нм
Травматологія та
940, 980 нм
Ортопедія
Нейрохірургія 940 нм
Онкологія 810, 940, 980 нм
Ендокринологія 1060 нм

3.1.2 Принцип роботи лазерного коагулятора «ЛІКА – хірург»
Принцип роботи апарату заснований на генерації лазерного
випромінювання напівпровідниковими лазерами лазерних субблоків лазерно-
оптичного блоку , подальше з’єднання якого за допомогою об’єднувача
лазерного випромінювання і виведення через вихідний оптичний роз’єм
(SMA-905) для підключення до нього світловода і доставки лазерного

42

випромінювання до місця проведення операції. Набір режимів роботи і
параметрів лазерного випромінювання здійснюється кнопками блоку
клавіатури, які відображаються на індикаторі блоку індикації і подаються на
блок управління, що забезпечує керування параметрами лазерного
випромінювання.
До складу блоку управління входять плати драйверів, кількість яких
залежить від вихідної потужності лазерного випромінювання. Плати
драйверів керують роботою лазерних субблоків, випромінювання від яких
надходить на об’єднувач лазерного випромінення. Блок живлення
призначено для подачі стабілізованої напруги на блоки, плати і елементи
лазерно-оптичного модуля. Вентилятор, забезпечує необхідний
температурний режим роботи модуля.
Субблок безпеки блокує подачу робочого випромінювання в разі не
підключення світловода до гнізда SMA-905, перевищення номінального
значення потужності робочого випромінювання більш ніж на 50 %,
перевищення номінального значення часу робочого випромінювання більш
ніж на 20 %. Програмне забезпечення вводиться в мікропроцесор лазерно-
оптичного модуля через програматор.
Світловод з рукояткою управління призначений для увімкнення
лазерного випромінювання за допомогою руки, підключення до нього
інструменту периферії та доставки лазерного випромінювання до місця
проведення операції або процедури.
Включення лазерного випромінювання за допомогою ноги
здійснюється ножною педаллю. Для індивідуального захисту від лазерного
випромінювання призначені окуляри лазерні захисні. Блокування роботи
апарату від несанкціонованого доступу здійснюється за рахунок змінного
ключа гнізда «Ключ» і кнопкою «Блокування» всередині апарату. Екстрена
зупинка лазера здійснюється за допомого кнопки «ЗУПИНКА ЛАЗЕРА».
При включенні перемикача «МЕРЕЖА» на передній панелі апарату в

43

положенні «1» вмикаються блоки живлення і подаються стабілізовані
напруги +3,3 і + 12В на блоки, плати і елементи лазерно-оптичного модуля.
При подачі стабілізованого струму через роз’єми, лазери генерують
випромінювання в залежності від заданих параметрів. Випромінювання від
високоінтенсивних лазерів та лазер-пілота за допомогою оптичних
перетворень об’єднуються в один пучок для виведення через вихідний роз’єм
(типу SMA) «лазерна апертура». Для контроля роботи лазерів на платах
встановлені терморезістори, які у випадку невідповідності температури
заданим межам формують сигнал «аварія системи термостабілізації».
Випромінювання апарату до місця проведення хірургічних маніпуляцій
здійснюється за допомогою гнучких волоконно-оптичних світловодів малого
діаметру. Залежно від області застосування апарата, до світловода SMA-905
підключаються різного призначення. Світловод з симетричним роз’ємом
SMA-905-SMA-905 підключається до насадок ФО (фокусуюча насадка) або
КЛ (колімуюча насадка),а також через перехідник під змінні світловоди для
ЕВЛК (ендовенозна лазерна коагуляція) до змінного світловоду для ЕВЛК.
Гнучкість та малий діаметр світловодного волокна дозволяє підводити
його безпосередньо до зони впливу за допомогою інструментального каналу
гнучких та жорстких ендоскопів, бронхоскопів, через тонкі пункційні голки
або спеціалізовані насадки, які входять в комплект до апарату. Залежно від
способу лазерного впливу на біологічні тканини застосовується той чи інший
вид світловодів.
Для контактного впливу на тканини, при якому дистальний кінець
світловодного волокна безпосередньо контактує з тканиною,а також для
безконтактного впливу розфокусованим променем використовується
світловод SMA 905.
Для безконтактного впливу на тканини за допомогою фокусуючої
насадки(ФО) або коліміруючої насадки(КЛ) використовується світловод

44

SMA-905 – проксімальний кінець світловоду під’єднується до апарату, а
дистальний кінець до гнізда SMA-905 ФО або КЛ насадок.
Для застосування в флебології (операція ЕВЛК) використовується
змінний світловод для ЕХЛК-«торцевої» з прямим виходом випромінювання,
який за допомогою спеціального перехідника приєднуеться до стаціонарного
світловоду (світловод SM-905-SMA-905) підключеному до апарату.
Переваги застосування змінних світловодів полягає в зручності їх
стерилізації, тому що стерилізувати треба не весь світловод , тільки змінну
ділянку волокна.

3.1.3 Будова лазерного коагулятора «ЛІКА – хірург»
На рис. 3.2 наведені складові апарату «ЛІКА - хірург».
До складових апарату відносяться:
1. лазерно-оптичний модуль (ЛОМ);
2. індикатор потужності лазерного випромінювання ІМ-3;
3. ножна педаль;
4. окуляри лазерні захисні;
5. Стриппер;
6. Світловод;
7. знімний ключ;
8. комплект насадок;
9. різак для світловода;
10. тримач світловода;
11. перемикач МЕРЕЖА;
12. роз’єм 220В 50 Гц;
13. роз’єм ПЕДАЛЬ;
14. електронний блок;
15. головка індикатора.

45

Рис. 3.2 Складові апарату «ЛІКА - хірург»

На передній панелі ЛОМ:
Роз’єм (апертура на кінці світловода) «ЛАЗЕРНА АПЕРТУРА»
призначений для підключення світловода до ЛОМ.
Кнопки:
ПЕРІОД – робота у режимі «ПЕРІОД»;

46

СТОП / СКИДАННЯ – при первинному натисканні – відключення
режиму ГОТОВНІСТЬ, при вторинному натисканні – скидання набраних
параметрів;
ПОТУЖНІСТЬ – збільшення або зменшення потужності лазерного
випромінювання (Вт)в режимі очікування;
ЧАС – збільшення або зменшення часових параметрів
випромінювання(ХВ, с) в режимі очікування;
ПІЛОТ – збільшення або зменшення потужності пілоту лазерного
випромінювання (мВт) в режимі очікування;
РЕЖИМ – установка режимів випромінювання «НОРМА»,
«ІМПУЛЬС»,»ПЕРІОД» в режимі очікування;
СТАРТ – включення режиму ГОТОВНІСТЬ;
ЗУПИНКА ЛАЗЕРА – для екстреного закінчення хірургічної
маніпуляції.
ІНДИКАТОР ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЕННЯ – візуальний сигнал
(світиться світлодіод у центрі знаку лазерної безпеки) котрий вказує, що
РОБОЧЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ ввімкнене.
Замок (КЛЮЧ) – включення режиму набору параметрів вимірювання
та подальшої роботи апарату поворотом за годинниковою стрілкою з
початкового положення в положення «ВКЛ», вимикання режиму –
поворотом проти годинникової стрілки, в початкове положення. Ключ
індивідуальний для кожного апарату.
Світлодіоди:
НОРМА – робота в режимі «НОРМА»;
ІМПУЛЬС – робота в режимі «ІМПУЛЬС».
На задній панелі ЛОМ:
Роз’єм ПЕДАЛЬ – призначений для підключення ножної педалі
управління випромінюванням за допомогою ноги.
Роз’єм 220В 50Гц – призначений для підключення мережевого шнура.

47

Перемикач МЕРЕЖА(СЕТЬ) – включення апарату (положення 1),
виключення апарату (положення 0).
На передній панелі ИМ-3(14):
Кнопки:
ВКЛ/ВИКЛ – включення ИМ-3 (первинне натискання), виключення
апарату (вторинне натискання). 5Вт/30Вт – переключення діапазонів оцінки
потужності від 0,00Вт до 5,00Вт / від 0,0Вт до 30,0Вт.
Голівка індикатора (15) складається з:
- радіатора;
- термодатчика;
- фіксатора світловода.
Конструкція
На рис. 3.3 наведена функціональна схема лазерно-оптичного модуля
коагулятору.

Рис.3.3 Функціональна схема лазерно-оптичного модуля коагулятору

48

Блок індикації А1 (рис. 3.3) відображає інформацію стану органів
управління і контролю, режимах роботи апарату. В якості пристрою
відображення використовується рідкокристалічний чотирирядковий
індикатор типу ВС 2004 BGPLCHb. сигнали управління на індикаторі
поступають від мікроконтролера блока управління А3 по восьмирозрядній
шині. Напруга живлення +5В надходить з блока управління А3. Для
підсвітки індикатора використовується напруга живлення +5В.
Для управління мікроконтролером блока управління А3
використовується матриця, що сканується з 9 кнопок, сигнали від якої
поступають через роз’єм блоку А2. При скануванні на горизонтальних лініях
матриці формується сигнал «біжить» нуля. Світлодіоди відображають
інформацію про режими роботи апарату.
Сигнали управління і контроля роботи апарату формуються
мікроконтролером, блоку управляння А3 типу АТ MEGA8535-16PI, частота
роботи якого стабілізована кварцем. Сигнали POWER та MOD подаються на
драйвери, які формують токи живлення роботи лазерів. Дві системи
термостабілізації роботи лазерів побудовані на використанні елемента
Пельт’є, який підтримує стабільну температуру робти лазерів в межах
+25ºС±0,5ºС. кожна з систем забезпечує роботу половини лазерів, що
встановлені. У випадку невідповідності температурі заданим границям
терморезисторами на мікросхемах формується сигнал ALARM1, ALARM2,
який блокує роботу драйверів. Елементами Q1,VT1, R6 формується звуковий
сигнал включення лазерного випромінювання. Мікросхема DA22 перетворює
напругу живлення +12В у +5В. Блок управління А3 формує сигнали
управління HL1-HL3 для індикації режимів роботи апарату; для індикації
світлодіода «лазерне випромінювання»; для індикації; для індикації
світлодіода рукоятки світловода; для індикації параметрів лазерного
випромінювання; для живлення високоінтенсивного випромінювання; для
живлення лазер-пілота. На блок управління А3 надходять: напруга живлення

49

+3,3В ТА +12В з блока живлення А5; сигнали управління: «педаль»;
«управління»; «блокування»; від клавіатури «аварія системи
термостабілізації» 1 від лазерно-оптичного блоку А4.
Блок живлення складається з наступних елементів: випрямляча напруги
мережі; ланцюга запуску перетворювача, стабілізації та захисту; формувача
сигналу P.G; випрямляча імпульсної напруги.
Для захисту вхідних ланцюгів джерела живлення на печатній платі
встановлений запобіжник FU1. Обмеження пускового струму здійснюється
терморезистором THR1. Загороджувальний фільтр імпульсних перешкод
утворений конденсаторами дроселями. Фільтр забезпечує захист джерела
живлення як від синфазної, так і диференційної складової імпульсних
перешкод.
Напруга первинної електричної мережі надходить далі на випрямляч,
що виконано по мостовій схемі. Напівперіоди випрямленої напруги
згладжуються конденсаторами. Робота джерела живлення при відхиленні за
межі встановленого діапазону припиняється варисторами.
Активними елементами перетворювача обратноходового типу є
транзистори, включені паралельно. Резистор, конденсатор та діод шунтують
робочу обмотку трансформатора для демпфірування паразитних коливань.
Робоча частота перетворювача f=100КгЦ±10%.
Напруга живлення на мікросхему надходить від мережного випрямляча
через резистор. Частота пилообразної напруги генератора визначається
конденсатором та резистором. Оптрон вмикає основне джерело живлення,
здійснює регулювання вихідної напруги.
Стабілізація вихідної напруги досягається методом широтно-
імпульсного моделювання вихідних імпульсів. Контроль вихідних напруг
+3,3В, +5В, +12В та перевищення струмів навантаження здійснює
мікросхема.

50

Для дистанційного керування основним джерелом живлення
використовується додатковий на трансформаторі та транзисторі.
Діодна зборка забезпечує отримання вихідної напруги +12В.
Елементи L6, L7, С19,С20 утворюють фільтр що згладжує цю напругу
Згладжує фільтр в цьому каналі утворений елементами VD11, L8,
L9,С18,С21.
Джерело живлення +3,3В виконаний на стабілізаторі компенсаційного
типу. В якості випрямляча використовується діодна зборка. Роль
регулюючого елементу виконує транзистор, струм бази йому задає
параметричний стабілізатор. Вихідна напруга джерела вимірюється
дільником R39-R40.
В усіх режимах в разі зникнення випромінювання лазер-пілота, фото-
датчик формує сигнал управління, який блокує високоінтенсивне
випромінювання (рис. 3.4). При цьому на індикаторі блимає напис «Нет
пилота», замість показників потужності випромінювання лазера-пілота
індикується напис «не роб».

Рис. 3.4 Відображення стану відсутності випромінювання лазер-пілота

3.1.4 Технічні характеристики апарата «ЛІКА–хірург»
Корпус апарата виготовлений з метала та складається з двох частин
з’єднаних механічно. На передній панелі апарата знаходиться кнопки
управління та елементи індикації. Деталі за допомогою складальних,
юстіровочних та електромонтажних операцій об’єднуються в вузли, модулі,

51

блоки, модулі і аппарат в цілому. Для блокування несанкціонованого розтину
корпусу лазерно-оптичного модуля встановлена кнопка «Блокування».
Фарбування деталей виконується епоксидно-поліефірною порошковою
фарбою. Гальванічне покриття деталей виконується відповідно з ОСТ.
Корпус індикатора потужності ІМ3 виготовлений з пластмаси і
складається з двох частин, з'єднаних механічно. головка індикатора
виготовлена зі сплаву алюмінію Д16Т. На передніх панелях апарату і
індикатора розміщені кнопки управління і елементи індикації. Деталі шляхом
складальних, юстіровочних і електромонтажних операцій об'єднуються в
вузли, модулі, блоки модуль і апарат в цілому.
До технічних характеристик коагулятора лазерного універсального
«ЛІКА-хірург» відносяться параметри, наведені в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2
Технічні характеристики
Назва параметру Значення
Робоча довжина хвилі 810;940;1060;1470 нм,1940 нм.
Максимальна потужність до 30 вт
високоінтенсивного
випромінення
Довжина хвилі лазера-пілота 650 нм
Потужність випромінювання 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5;4,0;
лазера-пілота 4,5; 5,0 мВт
Діаметр оптичного волокна 300, 400;600;800 мкм
Тривалість випромінювання в 0,05; 0,1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5;4,0;
режимі «НОРМА» 4,5; 5,0; 10 с та безперервне
випромінювання
Живлення/споживча потужність 220 В / 600Вт
Розміри 320 / 330 / 160 мм
Маса апарата до 12 кг

52

3.1.5 Додаткове обладнання
Додатковим обладнанням що застосовується разом з коагулятором
лазерним універсальним «ЛІКА-хірург» та йде в комплекті поставки є
наступне:
- Індикатор потужності ІП-3(ИМ-3);
- Стріппер – пристрій для зняття полімерної оболонки волокна.
- Комплект насадок
Контроль потужності робочого випромінювання з допомогою
індикатора потужності ІП-3 (рис. 3.5).

Рис. 3.5 Індикатор потужності ИМ–3

Контроль потужності лазерного випромінювання на кінці світловода,
підключеного до ЛОМ (лазерного оптичного модуля) проводиться
індикатором потужності лазерного випромінювання ІП-3. При цьому в
залежності від контрольованої потужності проводиться перемикання
діапазонів вимірювання потужності від 0,00Вт до 5,0 Вт/ від 0,00Вт до 30,0
Вт. Випромінювання з кінця світловоду, встановленого в фіксатор світловода

53

головки індикатора ІП-3 і відображається значення потужності, яка виходить
з кінця світловоду.
Контроль потужності випромінювання здійснюється:
1. Натиснути скобу притискача тримача світловода головки індикатора
ИМ-3 та встановіть світловод в канал фіксатора. При цьому торець
світловоду SMA-905 необхідно встановити на відстані 3-5 мм від рівня
внутрішньої площини фіксатора для світловода. Світловод SMA-905-
SMA-905 встановити до упору в канал фіксатора, так щоб лазер-пілот
повністю спроектувати на внутрішню частину пірометричної голівки.
2. Увімкнути ИМ-3 натисканням кнопки ВКЛ / ВИКЛ. В залежності від
контрольованої потужності кнопкою 5Вт / 30Вт проводиться
перемикання діапазонів вимірювання потужності від 0,00Вт до 5,0Вт /
3. Увімкнути обраний режим і параметри роботи.
4. Натиснути ножну педаль. На індикаторі ИМ-3 відображається значення
вихідної потужності робочого лазерного випромінювання.
5. Для контролю вихідної потужності робоче лазерне випромінення
подається на пірометричну голівку ИМ-3 пртягом 0,5-1,0 хвилини.
Повторний вимір треба провести через 0,5-1,0 хвилини.
6. Порівняти показники набраної потужності дисплеї апарата з
контрольованою на ИМ-3. Відмінність показань більш ніж на 20%
свідчить про несправність світловода або апарату.
7. Відпустити ножну педаль.
8. Натиснути скобу притискача фіксатора світловода і витягнути
світловод з каналу фіксатора світловода.
Індикатор потужності працює від внутрішнього джерела живлення
напругою 9В постійного струму (батареї типу «Крона»). При зниженні
напруги внутрішнього джерела живлення від 9В до 7,5В та нижче на дисплеї
індикатора потужності ИМ-3 з’являється інформація про розрядження
батареї у вигляді наявності від трьох до одної смужки. При цьому:

54

1 Напрузі батареї від 9В до 8,7В відповідає три смужки;
2 Напрузі батареї від 8,6В до 8,2В відповідає дві смужки;
3 Напрузі батареї від 8,1В до 7,5В відповідає одна смужка.
При розрядженні внутрішнього джерела живлення до 7,7В та нижче,
смужка на дисплеї індикатора потужності зникає, що сигналізує про
необхідність заміни батареї. З метою економного використання батареї,
живлення ИМ-3 автоматично відключається при показаннях 0,00Вт на
протязі 1 хвилини.
Для зняття полімерної оболонки (зачистки) волокон з кварцовою
серцевиною діаметром 600мкм використовується пристрій – стріппер, що
наведений на рис. 3.6.

Рис. 3.6 Стріппер

Перед використанням світловодного волокна його належним чином
треба підготувати до роботи. Для цього потрібно дістальний кінець
світловоду зачистити від захистної оболонки на довжину 3-4 мм від края
серцевини яку потім сколюють.
Світловод зачищується від захисної оболонки за допомогою пристрою
– стріппер, який входить у базовий комплект, згідно з інструцією до нього.
Після зачистки дістального кінця світловоду роблять його сколювання. Для
цього волокно розміщують на рівній твердій поверхні потім спеціальним
різаком, який входить до комплекту апарату, на зачищену ділянку

55

світловоду легким рухом наноситься насічка, після чого обломлюють кінець
волокна. Необхідно щоб край сколу був максимально пласким та
максимально перпендикулярним до вісі волокна. Перевірка якості сколу
торця робиться з допомогою лазера - пілота, спроектувавши його промінь на
повехню. При якісному сколі ми повинні побачити рівні обриси світлової
плями. Після сколювання необхідно провести обробку бязевою серветкою
зволоженою спиртом.
До комплектації лазерного коагулятора також додається комплект
периферійного обладнання що включає комплект насадок (рис. 3.7).

Рис. 3.7 Ескіз комплекта насадок «ЛІКА – хірург»

56

3.2 Порівняльний аналіз сучасних лазерних коагуляторів
В порівняльному аналізі розглянемо напівпровідникові лазери з
волоконним виведенням випромінювання.
На рис. 3.8 наведений Аткус-15 Апарат лазерний для гіпертермії
новоутворень шкіри. Це сучасний, компактний лазерний апарат для
гіпертермії (у тому числі інтерстиціальної) та малоінвазивної контактної
коагуляції тканин.

Рис. 3.8 Аткус-15 Апарат лазерний для гіпертермії новоутворень шкіри

Технічні характеристики наведені в таблиці 3.3 (робочі параметри) та
таблиці 3.4 (загальні параметри).
Таблиця 3.3
Технічні характеристики (робочі параметри)
апарату лазерного «Актус-15»
Параметр Значення
Вихідна потужність 0.1 - 15 Вт
Тип випромінювача Напівпровідникові лазерні діоди
Довжина хвилі випромінювання 0.81 - ± 0.03 мкм
Режими роботи Імпульсний або неперервний
Тривалість імпульсів 0.05 - 10 сек
шпаруватість 2 - 99
експозиція 1 сек - 30 хв

57

Таблиця 3.4
Технічні характеристики (загальні параметри)
апарату лазерного «Актус-15»
Параметр Значення
Вага не більше 15.0 кг
Габарити 370 - 500 - 170 мм
Охолодження повітряне
Діаметр транспортного волокна 600 мкм
Діапазон робочих температур от +10 C до +30 C
Мережа 220 В / 50 Гц

Лазерні апарати серії «Кристал 2000» є унікальними приладами, що
дозволяють забезпечувати випромінювання із довжиною хвилі 635, 660, 675
нм та максимальною потужністю на кінці світловода 0.1 – 4 В (рис. 3.9).

Рис. 3.9 Лазерний напів-провідниковий хірургічний апарат "Кристал"

Напівпровідниковий лазер з волоконним виведенням випромінювання
Лазерні діоди Лазон-10-П виконаний на основі високонадійного
напівпровідникового лазерного модуля (рис. 3.10).

58

Рис 3.10 Лазерний коагулятор, "Лазон-П",

Dornier Medilas D SkinPulse S — це діодний безперервний лазер
потужністю 120 Вт (піковий тиск) з довжиною хвилі 940 нм. Цей сучасний
високопродуктивний лазер використовує технологію Power Bar і довжину
хвилі 940 нм, що робить цю універсальну систему ідеальною для
ендовенозного лазерного лікування варикозного розширення вен,
поверхневих вен, ЛОР-програм і різноманітних хірургічних застосувань.
Medilas D SkinPulse S також має унікальні функції безпеки, включаючи LPS,
світловодну систему захисту та режим різання (рис. 3.11).

Рис 3.11 Лазерний напівпровідниковий хірургічний апарат “Dornier
Medilas D SkinPulse S“, Німеччина

59

Проведемо порівняння коагулятора лазерного "Ліка-хірург " із
зарубіжними аналогами за певними технічними характеристиками.
Результати наведені в таблиці 3.5
Таблиця 3.5
Порівняння коагулятора лазерного "Ліка-хірург " із зарубіжними
аналогами
№ Найменуван коагулятор лазер для лазерний портативний лазерний
п/ ня технічних лазерний гіпертермії та напів- лазерний напівпровідник
п характерист універсальний коагуляції провідниковий скальпель- овий
ик "Ліка-хірург "АТКУС-15", хірургічний коагулятор, хірургічний
М" "Фотоніка- ЗАТ апарат "Лазон-П", апарат “Dornier
Плюс", "Напівпровідни "Кристал", фірма ФНВЦ Medilas D
м. Черкаси, кові прилади", ІППВО, м. "Прилад", м. SkinPulse S“,
Україна м. Санкт- Москва, Тула, Німеччина
Петербург
1 2 3 4 5 6 7
12 Тип лазера напівпровідник напівпровідник напівпровідник напівпровідник напівпровідник
овий овий овий овий овий
2 Довжина 980 810 810 980 940
хвилі нм
3 Потужність 7 7 10 10 10
випромінюв
ання Р, Вт
4 Регулировка Модуляція Модуляція Модуляція Потужність Модуляція
параметров Тривалість Тривалість Тривалість Тривалість Тривалість
излучения Потужність Потужність Потужність Потужність
Час Час Час Час
5 Наявність Лазер-пілот Лазер-пілот Лазер-пілот Лазер-пілот Лазер-пілот
пілот- λ=650нм,0,5- λ=630нм λ=630нм λ=530нм λ=645нм,
супроводу 50мВт Р=1мВт
6 Системне Мікропроцес- Дані відсутні Мікропроцес- Дані відсутні Мікропроцес-
керування сор сор сор
7 Передающая світловод, світловод світловод, Світловод світловод
система діаметр діаметр Діаметр
від 200мкм від 400мкм 600-800мкм
8 Система повітряна повітряна повітряна повітряна повітряна
охолодженн
я

60

Продовження таблиці 3.5
1 2 3 4 5 6 7
9 Споживана 300 250 Дані відсутні 300 400
потужність,
ВА
10 Вага кг 8,5 11 10 9 15
11 Габарітні 270х310х160 170х500х370 200х250х200 330х260х120 490х500х210
розміри мм
12 Ціна, дол 6500 8000 9000 9000 10000
США

Висновки
- Проведено аналітичне дослідження лазерного коагулятора «Ліка –
хірург».
- Проведено зрівняльний аналіз сучасних зразків лазерних коагуляторів.
- На підставі даних досліджень зроблено висновки,що коагулятор
універсальний "Ліка-хірург" за своїм функціональним призначенням,
технічним характеристикам відповідає сучасному рівню лазерних
медичних приладів.

61

ВИСНОВКИ

В кваліфікаційній роботі магістра були досліджені сучасні лазерні
коагулятори та інші прилади ,що використовуються в лазерній медицині:
1. Проаналізовано існуючі аналоги лазерних приладів медичного
призначення.
2. Проведені дослідження коагулятора лазерного «Ліка хірург»;
3. Проведено системний аналіз характеристик, принципів роботи
існуючих аналогів предмету дослідження
За результатами досліджень отримано наукові та практичні результати:
- Проведений системний аналіз сучасних лазерних приладів медичного
призначення
- Були визначені сфери та особливості застосування лазерних
коагуляторів
- Проведено аналіз лазерного коагулятора «ЛІКА-хірург»
- Зроблено зрівняльний аналіз сучасних лазерних коагуляторів
- Визначено особливості застосування предмету дослідження.
В процесі аналітичних досліджень були визначені позитивні та
негативні сторони в особливостях лазерних технологій в медичній сфері. Під
час виконання роботи били розглянуті технічні характеристики, та методи
застосування сучасних лазерних коагуляторів.
За результатами досліджень лазерний коагулятор «ЛІКА–хірург» за
своїм функціональним призначенням, технічним характеристикам відповідає
сучасному науково-технічному рівню.

62

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Asnaashari M, Zadsirjan S. Application of laser in oral surgery. J Lasers
Med Sci. 2014;5:97–107.
2. Azma E, Safavi N. Diode laser application in soft tissue oral surgery. J
Lasers Med Sci. 2013;4:206–11.
3. Vodolad B. A. Laser coagulator «LIKA-SURGEON» / B. A. Vodolad , I.
A. Zubko // Збірник тез доповідей студентської науковопрактичної
конференції ЧДТУ: 19–22 квітня 2021 Р. [Електронний ресурс] / [упоряд.
Мельник І.В.]; Мво освіти і науки України, Черкас. держ. технол. унт. –
Черкаси: ЧДТУ, 2021. – C. 120.
4. Magid KS, Strauss RA. Laser use for esthetic soft tissue modification.
Dent Clin North Am. 2007 Apr;51(2):525-45
5. Percutaneous Laser Disc Decompression. A Practical Guide / editor D. S.
J. Choy. – New York, 2003. – 239 p.
6. Romanos GE. Diode laser soft-tissue surgery: advancements aimed at
consistent cutting, improved clinical outcomes. Compend Contin Educ Dent. 2013
Nov-Dec;34(10):752-7
7. The application of diode laser in the treatment of oral soft tissues lesions.
A literature review. J Clin Exp Dent. 2017 Jul 1;9(7):e925-e928.
8. Александров М.Т. Применение лазеров в медицине // Обзор
отечественной и зарубежной печати за 1971 - 1985 гг. - М., 1986. - 185 с.
9. Александров М. Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория,
эксперимент, практика) / М. Т. Александров. – М., 2008. – 584 с
10. Алексеев В.А., Никифоров В.Г. Лазеры на красителях с ламповой
накачкой для медицины П Лазеры в медицине: Материалы Межд. конф. -
Ташкент, 1989-С. 71
11. Баллюзек Ф.В., Морозова С.И., Самойлова К.А. Медицинская
лазеро-логия. СПб, 2000. - 160с.

63

12. Бургонский В.Г. Современные аспекты профилактики, лечения и
реабилитации в стоматологии. – К.,2016 - 472 с.
13. Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с
биологическим веществом / Н. Н. Бочкарев [и др.]. – Томск, 2007. – 122 с.
14. Водолад Б.А. Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр» на тему Коагулятор лазерний універсальний
«Ліка-хірург» Черкаський Державний технологвчний університет. Черкаси
2020.-С. 43 – 66.
15. Дудкин В. И. Квантовая электроника: приборы и их применение:
учеб. пособие / В. И. Дудкин, Л. Н. Пахомов. – М., 2006. – 432 с
16. Евтушенко Г. С. Лазерные системы в медицине: учеб. пособие для
вузов / Г. С. Евтушенко, А. А. Аристов. – Томск, 2003. – 131 с.
17. Казанцева К.В., Молочков А.В., Молочков В.А., Сухова Т.Е.,
Прокофьев А.А., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Каплан М.А.,
Романко Ю.С., Попучиев В.В. Саркома Капоши: патогенез, клиника,
диагностика и современные принципы лечения //Российский журнал кожных
и венерических болезней. 2015. Т. 18, № 1. С. 7-15.
18. Каплан М.А., Романко Ю.С. Лазерная фотодинамическая терапия
(обзор, состояние проблемы и перспективы) //Физиотерапия, бальнеология и
реабилитация. 2004. № 1. С. 43-48.
19. Клебанов Ю. Д. Физические основы применения
концентрированных потоков энергии в технологиях обработки материалов:
учеб. / Ю. Д. Клебанов, С. Н. Григорьев. – М., 2005. – 220 с.
20. Лазерные технологии обработки материалов: современные
проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под
ред. В. Я. Панченко. – М., 2009. – 664 с.
21. Лещенко В. Г. Медицинская и биологическая физика: учеб. пособие
/ В. Г. Лещенко, Г. К. Ильич. – Минск; М., 2012. – 552 с.

64

22. Мурашко В.А. Новые лазерные технологии в офтальмологии: Мат.
Российской научно-практической конференции. – Калуга, 2002. – С. 47-48.
23. Нечипоренко О. В. Дослідження характеристик сучасних лазерних
коагуляторів / О. В. Нечипоренко, Б. А. Водолад // Сучасні технології в
енергетиці, електромеханіці, системах управління та машинобудуванні:
Матеріали ІV Всеукраїнської науково-практичної інтернет-конференції (м.
Бахмут, 25-26 листопада 2021 р.) / Навчально-науковий професійно-
педагогічний інститут Української інженерно-педагогічної академії [упоряд.
П.О. Чикунов]. – Бахмут: ННППІ УІПА, 2021. – С. 104-105.
24. Приложения лазеров в биологии и медицине: учеб. пособие / под
ред. Ю. В. Кистенева. – Томск, 2007. – 181 с.
25. Слоним А. Применение диодных лазеров для лечения сосудистых
патологий / А. Слоним, О.Удотов, Косметика и медицина, №3, 2000
26. Степанов Е.В. Применение перестраиваемых диодных лазеров для
высокочувствительного анализа газообразных биомаркеров в выдыхаемом
воздухе / Е.В. Степанов, В.А.Миляев. Квантовая электроника т.32, 11, 2002
27. Технология лазерной обработки конструкционных и
инструментальных материалов в авиадвигателестроении: учеб. пособие / Р. Р.
Латыпов [и др.]. – М., 2007. – 234 с.
28. «Фотоніка-плюс», Коагулятор лазерний універсальний «Ліка-хірург
М» Інструкція з експлуатації Черкаси 2018.

Репозиторій ЧДТУ