В механизме биологического действия низкоинтенсивного лазерного излучения преобладают фотохимические и фотоэлектрические эффекты.
Первичное воздействие излучения высокоинтенсивных лазеров проявляется в виде трех основных эффектов:
- светового,
- термического,
- давления света.
Биологическое действие высокоинтенсивного лазерного излучения реализуется в тканях организма в виде трех основных эффектов:
- первичных – выражающихся в изменениях энергетического содержания электронных уровней и стерохимической перестройке молекул вещества ткани, коагуляции белковых структур и т.п.;
- вторичных – фотохимических, фотоэлектрических и фотодинамических эффектов, стимуляции или угнетении биохимических процессов, изменении функционального состояния клеток (включая их мембраны и органеллы), тканей и систем целостного организма;
- эффектов последствия – цитопатического и др.
Основным действующим фактором лазерного излучения является мощный световой поток, который в первую очередь, обладает свойством оказывать давление на поверхность ткани (эффект давления света был открыт в 1901 г. П. Н. Лебедевым). Поскольку мощность светового потока высокоинтенсивных лазеров достаточно высока, соответственно, значительных величин достигает и вызываемое ими давление света на ткань, создающее ударную световую волну.
Световой поток высокой интенсивности при взаимодействии с тканями, в первую очередь, вызывает термический эффект, который, в зависимости от его мощности, может вызывать последовательно ряд изменений тканей:
- коагуляцию,
- ожог,
- обугливание,
- сгорание,
- испарение.
При взаимодействии с живой тканью, содержащей воду, происходит ее вскипание с явлениями микровзрывов, отмечается давление образовавшихся паров на ткань. При этом возникает явление суммации давления света и давления паров, из которых складывается общее ударное воздействие лазерного излучения.
Хирургическое применение диодных и Nd:YAG лазеров основывается для большинства из них на переходе оптического излучения большей частью в тепловую энергию и в меньшей мере в механическую энергию.
На молекулярном уровне фототермические процессы можно представить как поглощение фотона органической молекулой, которое переводит ее в возбужденное вращающееся и вибрирующее состояние, и последующую потерю возбуждения, происходящую из-за анакластического удара с молекулой окружающей среды, которая таким образом забирает ее кинетическую энергию. Этот процесс потери возбуждения происходит в течении очень короткого периода (1-100 psec), а следующее за ним быстрое нагревание приводит к местному поднятию температуры.
На видимом уровне биологические эффекты фототермического вида можно классифицировать в соответствии с несколькими различными термодинамическими процессами, с которым будут относиться главные гистологические изменения.
