Разработана концепция лазерного скальпеля с кривым лезвием
Российские ученые совместно с зарубежными коллегами предложили способ создания лазерного скальпеля с кривым лезвием. Он будет в два раза тоньше существующих цилиндрических лазерных скальпелей и откроет новые возможности в медицине. Исследование опубликовано в Journal of Biophotonics.
Лазерный скальпель по своей задаче мало отличается от обычного хирургического. Его также используют для разрезания или удаления биологических тканей. Но в лазерном скальпеле это происходит за счет энергии лазерного излучения. Луч резко поднимает температуру на нужном участке ткани, в результате чего она моментально сгорает. При этом он мгновенно «запаивает» мелкие кровеносные сосуды по краям разреза. Особенности лазерного скальпеля позволяют с его помощью делать очень тонкие разрезы с небольшим кровотечением. При этом луч абсолютно стерилен.
«У обычного хирургического скальпеля есть самые разные формы лезвия под специфические задачи. У лазерных скальпелей такого многообразия нет, точнее, пока есть только одна форма локализации излучения — осесимметричная. Поэтому мы предложили простой способ, как сделать форму наконечника изогнутой с помощью фотонного “крючка” — это новый тип искривленного самоускоряющегося светового луча, по форме напоминающий крючок. Ранее мы теоретически предсказали и подтвердили экспериментально существование такого “крючка”», — рассказал руководитель проекта и один из авторов статьи, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.
Главным элементом лазерного скальпеля является световод. Его обычно делают из оптоволокна. На его конце формируется лазерный сфокусированный пучок. С его помощью врач и совершает необходимые действия.
«Чтобы искривить лазерный луч, мы предложили одно из возможных простых решений: на конце оптоволокна разместить амплитудную или фазовую маску. Это тонкая пластинка из металла или диэлектрического материала, вроде стекла. Маска перераспределяет поток энергии внутри волокна и формирует криволинейную область локализации излучения на конце оптоволокна, то есть фотонный “крючок”. Моделирование показало, что такое изогнутое лезвие имеет длину до 3 миллиметров, его толщина порядка 500 микрон (100 микрон — толщина человеческого волоса) при длине волны 1550 нанометров. То есть мы добавляем один маленький элемент, никак не затрагивая общую конструкцию устройства и принцип его работы, и получаем изменения только в области окончания оптоволокна, на наконечнике. Меняется форма и толщина лезвия: оно тоньше осесимметричного варианта примерно в два раза», — пояснил Минин.
В настоящий момент ученые теоретически обосновали свою идею и готовятся к экспериментальным испытаниям.
Исследователи создали математическую модель эпилепсии