یکی از مهم ترین اکتشافات قرن بیستم،کشف لیزر است.این پرتو در سال1917توسط انیشتین شناخته شد و در سال های بعد،روش های مختلف تولید انواع لیزر به سرعت گسترش یافت.لیزرهای تولید شده معمولا دارای طول موج های نور مرئی یا قابل رؤیت IR و UV بودند،بنابراین نور لیزر از جنس نور معمولی یعنی امواج الکترومغناطیس الکترومغناطیس و با همان ویژگی مثل خاصیت موجی و ذره ای می باشد.فوتون های نور لیزر همانند فوتون های نور مرئی با سرعت300000کیلومتر در ثانیه در هوا منتشر می شوند،انرژی فوتون های نور لیزر همانند نور مرئی و دیگر امواج الکترو مغناطیس به وسیله رابطه E=hf تعیین می شود که در این رابطه h=6/64×10-34js(ثابت پلانک) وf فرکانس نوسانات آن می باشد.لیزر دارای ویژگی هایی است که خواص ویژه ای را در مقایسه با دیگر نورها باعث می شود.این ویژگی ها عبارتند از:
1-شدت
نور لیزر در مقایسه با دیگر چشمه های نوری،دارای شدت زیادی است.شدت زیاد نور لیزر مربوطه توان کل و کلیمیشن مناسب آن می باشد.
زاویه پراش پرتوهای لیزربسیار کم است و نور لیزر که از یک چشمه لیزری ایجاد گردد،روی خط تقریبا مستقیم و موازی حرکت می کند و لذا با افزایش فاصله ،پهنا و سطح مقطع دسته پرتو،تغییر زیادی نمی کند.این در حالی است که شدت نور حاصل از چشمه های نور معمولی،افزایش فاصله،با عکس مجذور فاصله کاهش می یابد.
2-خاصیت جهتی
اندازه پهن شدگی دسته پرتو لیزری به ازاء هر متر طی مسافت،تقریبا یک میلیمتر بوده و می توان گفت که این نور یک دسته پرتو بسیار موازی شده است.
3-تک رنگی
ایجاد نور کاملا تک رنگ در عمل امکان پذیر نیست لیکن با توجه به نحوه تولید لیزر می توان لیزرهایی با پهنای باند حدود0/01نانومتر ایجاد کرد.
4-همدوسی
نورهای حاصله از یک چشمه لیزری به صورت همدوس بوده و فاز نور حاصله،با لحظات قبل و بعد مربوط می شود و لذا تغییر فاز دسته پرتو لیزری در یک لحظه به خصوص با توجه به لحظات قبل،قابل محاسبه است.
5-قطبیت (پلاریزاسیون)
نور لیزر به ظور ذاتی قطبی (پلاریزه)نمی باشد ولیکن در اکثر دستگاه های ایجاد کننده لیزر به دلیل استفاده از پنجره های بروستر،لیزرها پلاریزه می شوند.
جذب فتون های با طول موج های مختلف توسط بافت های زیستی
بافت های مختلف بدن واکنش های متفاوتی نسبت به طول موج های مختلف نور دارد.بعضی از این طول موج ها را ممکن است جذب کنند در حالی که بعضی دیگر را پراکنده و یا منعکس سازند.شرط اصلی تاثیر فوتون های نوری بر روی یک بافت به خصوص،جذب فوتون ها می باشد.علاوه بر تاثیر طول موج نور بر روی بافت ها،عامل موثر دیگر در ایجاد اثر زیستی،شدت دسته پرتو می باشد.
هموگلوبین،طول موج ناحیه UV را به میزان صد در صد و طول موج حدود450نانومتر را به میزان90درصد جذب می کند. طول موج های بین500تا600نانومتر دارای جذب بیشتری در هموگلوبین نسبت به طول موج450نانومتر بوده و جذب طول موج های بالاتر از 600نانومتر حدود5 درصد کاهش می یابد.ملانین با توجه به آنکه دارای رنگدانه های سیاه می باشد تقریبا قابلیت جذب یکسان نورهای آبی تا قرمز(طیف نور قابل رویت)را دارد.میزان جذب طول موج300نانومتر در ملانین،10 درصد و طول موج 400نانومتر،25 درصد می باشد.
تاثیر لیزر بر بافت ها
تاثیر لیزر بر بافت ها را می توان به سه دسته تقسیم کرد که عبارتند از:
1-تاثیر حرارتی
2-تاثیر فتومکانیکی
3-تاثیر فتوشیمیایی
تاثیر حرارتی
تاثیرات حرارتی نور لیزر را می توان در دو بخش مورد بررسی قرار داد:
الف-انعقاد دمای بدن در حالت طبیعی37 درجه می باشد.اگر بافت های نرم از این دما تا دمای60 درجه گرم شود در صورتی که این افزایش دما برای مدت کمی باشد تغییری در ساختمان طبیعی بافت ها قابل مشاهده نخواهد بود.در صورتی که دما از 60 درجه بیشترشود پدیده انعقاد در بافت ها اتفاق می افتد و تاثیر قابل مشاهده دیگر در این وضعیت سفیدشدگی بافت مورد تابش است که مربوط به تاثیر لیزر بر پروتئین ها می باشد.در این حالت پروتئین ها حالت جمع شدگی پیدا کرده و نور تابیده را به مقدار زیادی پراکنده می سازند و در نتیجه انکسار و انعکاس زیاد رنگ سفید مشاهده می شود.از این خاصیت در بند آوردن خون رگ های قطع شده استفاده می کنند.با تابش لیزر به رگ های پاره شده می توان چروکیدگی کلاژن دیواره رگ ها و در نتیجه متوقف شدن خونریزی را موجب شد.این ویژگی لیزر در مواردی مثل جلوگیری از خونریزی داخل شکم،با روش آندوسکوپی مورد استفاده زیاد دارد.
ب-تبخیر وقتی که دمای بافت ها تا 100درجه سانتی گراد افزایش یابد وضعیتی کاملا متفاوت اتفاق می افتد.بدین صورت که آب داخل سلول ها به جوش آمده و در نتیجه تبخیر می شود.بدین ترتیب فشار داخل سلول از فشار خارج سلول زیادتر شده و باعث پاره شدن دیواره سلولی می شود.در صورتی که تابش لیزر به سلول ادامه یابد،موقعی که دمای آن به300تا 400 درجه سانتی گراد رسید،بافت های مورد تابش سیاه می شود که علت آن سوختن کربن های موجود در سلول هاست.
به طور مختصر می توان گفت که تاثیر حرارتی لیزر بستگی به طول موج،شدت و زمان تابش آن به بافت دارد.
منبع : کتاب زیست شناسی سلولی و مولکولی دکتر مجد و شریعت زاده
گردآورنده : سرکار خانم آرزو یاوری
1-شدت
نور لیزر در مقایسه با دیگر چشمه های نوری،دارای شدت زیادی است.شدت زیاد نور لیزر مربوطه توان کل و کلیمیشن مناسب آن می باشد.
زاویه پراش پرتوهای لیزربسیار کم است و نور لیزر که از یک چشمه لیزری ایجاد گردد،روی خط تقریبا مستقیم و موازی حرکت می کند و لذا با افزایش فاصله ،پهنا و سطح مقطع دسته پرتو،تغییر زیادی نمی کند.این در حالی است که شدت نور حاصل از چشمه های نور معمولی،افزایش فاصله،با عکس مجذور فاصله کاهش می یابد.
2-خاصیت جهتی
اندازه پهن شدگی دسته پرتو لیزری به ازاء هر متر طی مسافت،تقریبا یک میلیمتر بوده و می توان گفت که این نور یک دسته پرتو بسیار موازی شده است.
3-تک رنگی
ایجاد نور کاملا تک رنگ در عمل امکان پذیر نیست لیکن با توجه به نحوه تولید لیزر می توان لیزرهایی با پهنای باند حدود0/01نانومتر ایجاد کرد.
4-همدوسی
نورهای حاصله از یک چشمه لیزری به صورت همدوس بوده و فاز نور حاصله،با لحظات قبل و بعد مربوط می شود و لذا تغییر فاز دسته پرتو لیزری در یک لحظه به خصوص با توجه به لحظات قبل،قابل محاسبه است.
5-قطبیت (پلاریزاسیون)
نور لیزر به ظور ذاتی قطبی (پلاریزه)نمی باشد ولیکن در اکثر دستگاه های ایجاد کننده لیزر به دلیل استفاده از پنجره های بروستر،لیزرها پلاریزه می شوند.
جذب فتون های با طول موج های مختلف توسط بافت های زیستی
بافت های مختلف بدن واکنش های متفاوتی نسبت به طول موج های مختلف نور دارد.بعضی از این طول موج ها را ممکن است جذب کنند در حالی که بعضی دیگر را پراکنده و یا منعکس سازند.شرط اصلی تاثیر فوتون های نوری بر روی یک بافت به خصوص،جذب فوتون ها می باشد.علاوه بر تاثیر طول موج نور بر روی بافت ها،عامل موثر دیگر در ایجاد اثر زیستی،شدت دسته پرتو می باشد.
هموگلوبین،طول موج ناحیه UV را به میزان صد در صد و طول موج حدود450نانومتر را به میزان90درصد جذب می کند. طول موج های بین500تا600نانومتر دارای جذب بیشتری در هموگلوبین نسبت به طول موج450نانومتر بوده و جذب طول موج های بالاتر از 600نانومتر حدود5 درصد کاهش می یابد.ملانین با توجه به آنکه دارای رنگدانه های سیاه می باشد تقریبا قابلیت جذب یکسان نورهای آبی تا قرمز(طیف نور قابل رویت)را دارد.میزان جذب طول موج300نانومتر در ملانین،10 درصد و طول موج 400نانومتر،25 درصد می باشد.
تاثیر لیزر بر بافت ها
تاثیر لیزر بر بافت ها را می توان به سه دسته تقسیم کرد که عبارتند از:
1-تاثیر حرارتی
2-تاثیر فتومکانیکی
3-تاثیر فتوشیمیایی
تاثیر حرارتی
تاثیرات حرارتی نور لیزر را می توان در دو بخش مورد بررسی قرار داد:
الف-انعقاد دمای بدن در حالت طبیعی37 درجه می باشد.اگر بافت های نرم از این دما تا دمای60 درجه گرم شود در صورتی که این افزایش دما برای مدت کمی باشد تغییری در ساختمان طبیعی بافت ها قابل مشاهده نخواهد بود.در صورتی که دما از 60 درجه بیشترشود پدیده انعقاد در بافت ها اتفاق می افتد و تاثیر قابل مشاهده دیگر در این وضعیت سفیدشدگی بافت مورد تابش است که مربوط به تاثیر لیزر بر پروتئین ها می باشد.در این حالت پروتئین ها حالت جمع شدگی پیدا کرده و نور تابیده را به مقدار زیادی پراکنده می سازند و در نتیجه انکسار و انعکاس زیاد رنگ سفید مشاهده می شود.از این خاصیت در بند آوردن خون رگ های قطع شده استفاده می کنند.با تابش لیزر به رگ های پاره شده می توان چروکیدگی کلاژن دیواره رگ ها و در نتیجه متوقف شدن خونریزی را موجب شد.این ویژگی لیزر در مواردی مثل جلوگیری از خونریزی داخل شکم،با روش آندوسکوپی مورد استفاده زیاد دارد.
ب-تبخیر وقتی که دمای بافت ها تا 100درجه سانتی گراد افزایش یابد وضعیتی کاملا متفاوت اتفاق می افتد.بدین صورت که آب داخل سلول ها به جوش آمده و در نتیجه تبخیر می شود.بدین ترتیب فشار داخل سلول از فشار خارج سلول زیادتر شده و باعث پاره شدن دیواره سلولی می شود.در صورتی که تابش لیزر به سلول ادامه یابد،موقعی که دمای آن به300تا 400 درجه سانتی گراد رسید،بافت های مورد تابش سیاه می شود که علت آن سوختن کربن های موجود در سلول هاست.
به طور مختصر می توان گفت که تاثیر حرارتی لیزر بستگی به طول موج،شدت و زمان تابش آن به بافت دارد.
منبع : کتاب زیست شناسی سلولی و مولکولی دکتر مجد و شریعت زاده
گردآورنده : سرکار خانم آرزو یاوری