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Je nach aktivem Material sowie der Pumpquelle kann der Laser entweder kontinuierlich (cw = continuous wave, d. h.:
Emissionsdauer > 0,25 s), gepulst oder wiederholt gepulst, oder dessen Energie in Form eines einzigen, enormen
Impulses, emittieren.
4.5
Auswirkungen der Laserstrahlung auf biologische Gewebe
4.5.1
Allgemeines
Der Mechanismus, durch den Laserstrahlung Schäden verursacht, ist für alle biologischen Systeme ähnlich und kann
Wärmewechselwirkungen, vorübergehende thermoakustische Phänomene, photochemische Prozesse und nichtlineare
Effekte nach sich ziehen.
Der jedem dieser Mechanismen im Schadensfall zuzuordnende Verantwortungsgrad kann auf einige physikalische
Parameter der Strahlungsquelle bezogen werden, von denen die wichtigsten die Wellenlänge, die Expositionsdauer,
die Betriebsart, Bestrahlungsstärke und Strahlenbelastung.
Im Allgemeinen hängt der vorherrschende Mechanismus, die den Schwellenwert überschreiten, weitgehend von der
Impulsdauer der Exposition ab.
In aufsteigender Reihenfolge der Dauer des Impulses sind daher die dominierenden Wirkungen in den folgenden
Zeitintervallen:
•
Bei Expositionen in der Nanosekunden-Größenordnung von weniger als einer Nanosekunde: Mikrokavitation,
vorübergehende akustische Phänomene und nicht-lineare Effekte;
•
von 100 µs bis zu einigen Sekunden: thermische Effekte;
•
über etwa 10 Sekunden: photochemische Effekte.
Die Laserstrahlung unterscheidet sich von den meisten anderen Arten von Strahlung, die für hohe Strahldichte und
Kollimation des Laserstrahls bekannt sind.
Zusammen mit einem hohen, anfänglichen Energiegehalt führt diese Tatsache dazu, dass erhebliche Energiemengen
auf biologische Gewebe übertragen werden.
Das Hauptphänomen bei jeder Art von Schädigung eines biologischen Systems, die durch Laserstrahlung hervorgerufen
wird, ist die Absorption optischer Strahlung vonseiten dieses System. Die Absorption erfolgt auf atomarer oder
molekularer Ebene und stellt einen spezifischen Wellenlängenprozess dar. Es ist daher die Wellenlänge, die bestimmt,
welches Gewebe durch einen bestimmten Laserstrahl beschädigt werden kann.
Abb. 4-1 – Beispiele für die Absorption der Laserstrahlung in Abhängigkeit von der Expositionszeit und der Strahlgröße
code: UMS012
Laser-Schweißgerät - MS 3.5
Betriebs-und Wartungsanleitung
Revisionsstand: 0.4
Legende:
a)
Vom System absorbierte Laserenergie.
b)
Die absorbierte Energie erzeugt Wärme, die
an die umliegenden Gewebe abgegeben wird.
c)
Bei Pulslasern mit langer oder
kontinuierlicher Emission führt die Persistenz
der Wärmefront zu einer progressiven
Vergrößerung der Läsion.
d)
Bei Kurzpulslasern führt die hohe
Leistungsdichte zu einem explosiven
Zellenzerfall sowie zu einer Läsion infolge
physikalischer Verschiebung.
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datum: 28/02/2023
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