Вилен Барабой - Солнечный луч

• Название: Солнечный луч
• Автор: Вилен Барабой
• Издательство: Наука
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1976

В книге рассказывается о роли Солнца и солнечного света в возникновении и развитии жизни на Земле, в процессах фотосинтеза. Анализируются физическая природа и особенности действия на организм видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей; рассматривается влияние физических процессов, протекающих в недрах Солнца, на ритм разнообразных процессов в биосфере. Особое внимание автор уделяет изучению воздействия солнечных лучей на организм человека.

Утверждено к печати редколлегией серии научно-популярных изданий Академии наук СССР

---

Если лазерный импульс большой мощности проникает внутрь глаза (оболочка глазного яблока достаточно жестка), происходят частичное испарение стекловидного тела с образованием пузырей в нем, кровоизлияния в сетчатку и ее отслойка, а при особо мощной ударной волне — даже разрыв глазного яблока. Лазерный импульс, упавший на лобную кость мыши, вызывает мгновенную гибель в результате ушиба мозга ударной волной и массивных кровоизлияний. В то же время кожа лба, кость остаются неповрежденными. У более крупных животных лобная кость толще, и мозг не повреждается.

Другой фактор распространения лазерного поражения — ультразвуковые упругие колебания. Степень их опасности и особенности действия изучены недостаточно.

Итак, можно говорить о двух основных формах взаимодействия лазерного луча с живой тканью. При большой концентрации лучистой энергии на первый план выдвигается чисто тепловое действие — ожог, испарение, выгорание ткани. В этом случае длина волны лазерного излучения значения не имеет. При нефокусированном облучении в малых дозах основное значение имеет избирательное поглощение лучистой энергии теми или иными хромофорными группами. При этом лучи разной длины волны поглощаются разными веществами ткани и вызывают различные биологические эффекты. Однако в обоих случаях главные события разыгрываются в клетках, снабженных пигментом или иным хромофором. Белки и нуклеиновые кислоты — основные компоненты живых тканей — непосредственно не поглощают излучения рубинового и неодимового лазера. Чтобы возник биологический эффект, необходимо присутствие фотосенсибилизатора — красителя, переносящего поглощенную энергию света на молекулы биополимеров. И там, где такой посредник имеется, эффект лазерного луча сильнее и развивается при значительно меньших дозах облучения. Вот почему легко разрушаются в поле лазерного облучения красные клетки крови — эритроциты, пигментированные клетки кожи, клетки печени, а беспигментные клетки способны переносить без ущерба воздействие весьма значительных количеств лучистой энергии.

Глаз и кожа под лучом лазера

Глаз — наименее защищенный, наиболее уязвимый орган в условиях лазерного воздействия. Проникший внутрь глаза лазерный луч беспрепятственно проходит прозрачные среды глаза, которые фокусируют его (как и любой луч) на сетчатку. Фокусирующие свойства глаза создают в определенной точке сетчатки очень большую плотность лучистой энергии, даже если луч лазера маломощен и попадает в глаз не прямо, а будучи отражен от стен, предметов и т. п. Основные слои сетчатки также почти совершенно прозрачны для лучей лазера. Но внутренний, пигментный слой полностью их поглощает. В точке на сетчатке, где фокусируется свет лазера, пигментный эпителий и слой светочувствительных палочек и колбочек мгновенно выгорает, оставляя после себя плоский белый рубец диаметром около 1 мм (погибшие клетки замещает соединительная ткань). Одно-два таких пятнышка, особенно если они локализуются не в области желтого пятна, быть может, и не окажут серьезного влияния на функции зрения. Но при повторных ожогах число таких участков возрастает, и постепенно может наступить слепота.

При ожоге сетчатки часть ее вещества испаряется; в этом случае также образуются пузырьки, которые нарушают зрение еще больше, чем локальные повреждения сетчатки. На радужной оболочке, содержащей пигмент, при попадании луча также возникает участок омертвения, замещающийся в дальнейшем рубцом из соединительной ткани. Рубец вызывает сужение зрачка или изменение его формы. Могут образоваться и сращения между радужкой и роговицей или хрусталиком. При попадании луча на склеру поражаются сосуды из-за поглощения лучей гемоглобином. Образуются тромбы или кровоизлияния.

Инфракрасное излучение неодимового лазера в большей степени поглощается прозрачными средами глаза и при многократном воздействии может вызвать катаракту. А длинноволновое излучение углекислотного лазера может привести к ожогу роговицы и конъюнктивы, к обгоранию ресниц.

Учитывая все сказанное выше, следует помнить, что при работах с лазерными установками наиболее важно защищать глаза. Ни при каких условиях не следует смотреть на лазерный луч. Для уменьшения опасности воздействия отраженного света необходимо устранить в соответствующих лабораториях и цехах всякого рода зеркальные, гладкие поверхности. Стены, потолки и приборы должны быть покрашены матовой, поглощающей лазерные лучи краской. Персонал должен пользоваться защитными очками, помня при этом, что каждый тип лазеров отличается особой спектральной характеристикой и требует особых защитных стекол.

Кожа — гораздо менее чувствительный к действию света орган, чем глаз, самой природой созданный для защиты тела от разнообразных вредных воздействий. Однако не все защитные механизмы кожи в полной мере выполняют свое назначение в условиях лазерного облучения. Меланин — универсальный защитный барьер против любого лучистого перегрева — в этом случае играет обратную роль. «Принимая огонь на себя», он резко увеличивает чувствительность клеток кожи к лазерному воздействию. Однако в некоторых случаях и эта особенность пигментных клеток находит себе применение. Так, лазерный луч оказался идеальным средством удаления татуировок: выжигая пигмент, он оставляет в неприкосновенности клетки кожи. А при лечении пигментных опухолей кожи — меланом — и сосудистых опухолей — ангиом — лазерный луч ведет себя, как самый осторожный, бережный хирург, не задевающий ни одной здоровой клетки.

Если кожа белая, незагоревшая, луч лазера может вызвать в ней серьезные изменения, лишь достигнув сосочкового слоя кожи с его сосудами. Луч аргонового лазера особенно хорошо поглощается гемоглобином. Но если увеличивать дозу облучения, то можно, конечно, достичь предела устойчивости даже белой кожи. Он разный при различной продолжительности импульса, фокусировке лучей, спектральном его составе. Но концентрация энергии порядка 30—50 дж/см2 уже вызывает ожог первой и второй степени, а с увеличением дозы — третьей и четвертой.

Первыми научились использовать чудесный луч офтальмологи — специалисты по глазным болезням. Отслойка сетчатки — один из самых страшных недугов, обычно заканчивающийся слепотой. Причина отслойки — чаще всего кровоизлияние в расположенной глубже сосудистой оболочке. Сетчатка, лишенная привычной связи с подлежащими слоями и нормального питания, погибает. Последним словом лечения отслоек сетчатки в долазерный период было использование мощных световых вспышек. Сконцентрированная специальным рефлектором вспышка ксеноновой лампы вызывала очаговый ожог сетчатки, как бы «приваривала» ее к глубже лежащим слоям. Серия таких рубцов по периферии отслоившегося участка прекращала кровоизлияние и возвращала сетчатку на место. Но использование ксеноновой лампы вызывало боль и неприятные ощущения в глазу, да и процедура была длинной, зрачок от яркого света сокращался, и после каждого импульса нужно было делать перерыв.

С помощью лазера совершилась революция в лечении отслоек сетчатки. Каждый импульс лазера столь краток, что ни боли, ни сокращения зрачка не наступает. Лечение стало безболезненным, гораздо более эффективным и быстрым. Лазерный луч успешно применяется и для разрушения небольших пигментных и сосудистых опухолей глаза. Иногда с его помощью прожигают отверстие в радужной оболочке — чтобы заменить зрачок, закрытый рубцом. Пионерами применения лазера в лечении глазных болезней в СССР стали сотрудники Института глазных болезней им. В. П. Филатова в Одессе во главе с членом-корреспондентом АМН СССР Н. А. Пучковской.

Весьма заманчива для хирургов идея «лазерного ножа». Разрезы тканей световым ножом уже не раз производились на подопытных животных. Очень важно, что луч аргонового лазера, чаще всего используемый в этих исследованиях, вызывал мгновенное закрытие просвета разрезанных кровеносных сосудов сгустками свернувшейся крови. Нож, который сам останавливает кровотечение,— это ли не мечта! Детали бескровной хирургии, наиболее удобные конструкции лазерного ножа изучаются доктором медицинских наук Б. М. Хромовым в Ленинграде.

Особенно перспективным кажется использование лазерного ножа для удаления злокачественных опухолей. Пигментные опухоли — меланомы наиболее удобны для таких операций. Но и беспигментные опухоли могут разрушаться под лучом, если в них предварительно ввести краситель — метиленовый синий, янус зеленый, малахитовый зеленый и т. п. Чем интенсивнее и глубже окрашивается опухоль, тем легче и быстрее она разрушается.

В Киевском институте проблем онкологии АН УССР под руководством академика АН УССР Р. Е. Кавецкого создано отделение лазерной терапии опухолей, где уже накоплен немалый опыт клинического применения лазеров в онкологии. Ведутся исследования в этом направлении также в Москве, в Институте онкологии им. А. А. Герцена и в Институте экспериментальной и клинической онкологии. Пока лазер используют для лечения поверхностно расположенных опухолей, в основном кожных. Но медики готовятся к применению лазерного луча при операциях на мозге и печени.