особенности распространения лазерного излучения в

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ
А.В. Неупокоева, А.Н. Малов, А.А. Вайчас1
Иркутский государственный медицинский университет
1
Иркутский филиал Московского государственного технического
университета гражданской авиации
E-mail: [email protected]
В настоящее время лазерное излучение активно используется с
целью биостиуляции в медицине, биологии, сельском хозяйстве. При этом
предполагается, что распространение и поглощение излучения в тканях
подчиняется экспоненциальному закону Бугера с коэффициентом
поглощения вещества [1]. Но, при применяемых на практике длинах волн
излучения (0,5 – 1,5 мкм) и сравнимых с ними по величине параметрах
клеток (1 – 10 мкм и более), существенное влияние на плотность мощности
в глубине биологической ткани могут оказывать дифракционные эффекты.
Это подтверждается и т.н. эффектом Аскарьяна [2] – изменением глубины
проникновения излучения при сдавливании ткани. Поэтому исследование
процессов дифракции на клеточных структурах, которые представляют
собой аналог каскада дифракционных решеток, и оценка степени
отклонения закона поглощения от закона Бугера является актуальным.
В качестве объекта исследования были выбраны ткани моркови и
банана. Источником излучения служил лазерный модуль R86379 с длиной
волны 0,55 мкм и мощностью около 10 мВт. Интенсивность лазерного
излучения, прошедшего через растительную ткань, измерялась с помощью
фотоприемника ФД-24К. Для определения степени отклонения от закона
Бугера строили график зависимости логарифма нормированной
интенсивности от толщины образца (рис. 1).
Экспериментальные данные по ослаблению интенсивности
излучения при прохождении растительной ткани демонстрируют
значительное
расхождение
с
законом
Бугера.
При
этом
неэкспоненциальное поглощение в тканях банана наиболее выражено при
толщинах более 12-13 мм, что составляет около 200 клеточных слоев (при
среднем размере клетки 60 мкм). Для тканей моркови значительное
отклонение от закона Бугера, напротив, наблюдается при толщинах менее
10 мм. Подобное различие, вероятно, объясняется различием степени
прозрачности тканей банана и моркови.
Ткани моркови слабо поглощают излучение с длиной волны 0,55 мкм
[3] и поэтому излучение, рассеянное в результате дифракции, доходит до
фотоприемника, и отклонений от закона Бугера не регистрируется. В
случае ткани банана, излучение многократно перерассеивается, и на
фотоприемник попадает не только непоглощенная часть центрального
пучка, но и часть перерассеянного излучения,
значительным отклонениям от закона Бугера.
что
приводит
к
Рис. 1. Зависимость нормированной интенсивности от толщины образца в
полулогарифмических координатах в сравнении с законом Бугера.
Таким образом, при определении поглощенной дозы энергии
лазерного излучения следует учитывать значительное ослабление
плотности мощности за счет дифракции на клеточных структурах. Если
также учесть то обстоятельство, что дифракция в живых тканях
происходит не на амплитудных, а на фазовых неоднородностях клеток, то
отклонения от экспоненциального закона распространения окажутся еще
больше. Эти обстоятельства указывают и на необходимость развития
аппарата лазерной дозиметрии в медицине.
Библиографический список
Лазерная терапия и профилактика / Под. ред. А.В. Картелишева, А.Г. Румянцева,
А.Р. Евстигнеева, А.В. Гейница, С.В. Усова. – М.: Практическая медицина, 2012. –
400 с.
2. Аскарьян Г.А. Увеличение прохождения лазерного и другого излучения через
мягкие мутные физические и биологические среды // Природа, 1983, № 5, с. 72 – 78.
1.
3.
http://www.uznaem-kak.ru/ustanovlenie-ximicheskoj-struktury-karotina.
химической структуры каротина.
Установление
Докладчик: Малов Александр Николаевич – профессор кафедры онкологии и лучевой
терапии ИГМУ, д.ф.-м.н., профессор, дата рождения: 22.04.1953г. Телефон:
89149263966, e-mail: [email protected]
Неупокоева Анна Валерьевна – доцент кафедры медицинской и биологической физики
ИГМУ, к.ф.-м.н.
Вайчас Андрей Антонасович – доцент кафедры естественно-научных дисциплин ИФ
МГТУГА, к.ф.-м.н.
Вид доклада – стендовый.