Nır-ır laserlerin karaciğer üzerindeki etkilerinin ın vıtro ortamda araştırılması ve karşılaştırılması
In vitro investigation and comparison of nir-ir lasers effects in liver tissue
- Tez No: 323859
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT GÜLSOY, PROF. DR. İNCİ ÇİLESİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Theodore Maiman'ın Hughes Araştırma Laboratuvarı'nda 1960 yılında ilk kez laseri çalıştırmasından bu yana laserler tıbbi, askeri, ticari ve bilimsel amaçlar için araştırılmaktadır. Laserler göz hastalıkları ve cilt hastalıklarının tanı ve sağaltımında yoğun biçimde kullanılmakla birlikte, diğer disiplinler (üroloji, ortopedi) tarafından da araştırılmaktadır. Laser-doku etkileşimleri ışılısıl (photo-thermal), ışıl-kimyasal, ışıl-mekanik ve ışıl-parçalama biçiminde veya bunların bir kombinasyonu olarak gelişebilir. Laserin dokudaki ısıl etkileri ve ışılısıl haraplama, 43°C'den başlayarak koagülasyon (pıhtılaşma), ablasyon (doku buharlaşması/kaldırılması), ısıl yanıklar ve doku erimesi şeklinde gözlenmektedir. Elektromagnetik spektrumun yakın kızılaltı (NIR) bölgesi, morötesi (UV) ve kızılaltı (IR) bölgesine göre dokudaki görece yüksek girginlikten dolayı, ısıl tedavide kullanılmaktadır. 2 µm dalgaboyu civarı da doku kaldırma uygulamaları için uygundur. Laser-doku etkileşiminde uygulanma (ışıma) süresi güç yoğunluğundan daha önemli bir parametredir. Bu çalışmada 1070 nm YLF , 980 nm diyot ve 1940 nm fiber laserlerinin karaciğer dokusu üzerindeki ışılısıl etkileri gözlenmiştir. Bu dalgaboylarıyla, ışılısıl haraplama başlama süresi, ışılısıl yanık başlama süresi, güvenli süre tayini ve ablasyon etkinliği ölçülerek karşılaştırılmıştır. Ölçümler, karaciğer dokusunda, 4 mm x 6 cm kesitler alınarak gerçekleştirilmiştir. Laserler dokuya 1 cm mesafeden ve 1070 nm ve 980 nm için 4-10 W güç aralığında, 1940 nm için 1-3 W güç aralığında uygulanmıştır. Makroskopik olarak ışılısıl haraplama ve ışılısıl yanık çapı, derinliği ölçümleri kalipiyer ve mikroskop altında tekrarlanmıştır. Makroskopik ölçümleri karşılaştırmak için yapılan mikroskopik ölçüm, hemotoksilen&eosin boyası ile yapılmıştır. Sonuç olarak diğer iki dalgaboyuna göre 980 nm dalgaboyu dokuda daha büyük ışılısıl hasar oluşturmaktadır. 1070 nm en ?güvenli? dalgaboyudur ve görece daha küçük ışılısıl haraplama hacmi oluşturmaktadır. 1070 nm için ışılısıl haraplama ve yanık derinliği, 1940 nm için de yanık derinliği güç yoğunluğundan bağımsızdır. 1940 nm dalgaboyu, suyun soğurma tayfından dolayı karaciğer dokusunda yüzeysel olarak küçük ve etkin bir doku kesimi için uygundur.
Özet (Çeviri)
Since its first demonstration by Theodore Maiman in 1960 at Hughes Research Laboratories, lasers have been investigated for medical, scientific, military and commercial applications. Although in ophthalmology and dermatology lasers are used frequently, they are investigated for other medical disciplines, such as, in gynecology, urology, and orthopedics. Unlike conventional light sources, lasers produce monochromatic, coherent, and highly collimated intense beams of light. Coherent light can be focused to a very small spot size for practical applications. Thanks to this characteristics intense and small spot size laser beams can be produced.Laser-tissue interactions include photothermal, photochemical, photomechanical, and photodissociation effects. When laser light strikes the tissue surface , interaction with tissue can be absorption, scattering, reflection and transmission. Main absorbers in biological tissue are water, hemoglobin (Hb) and in skin and retina, melanin. When laser light is absorbed, heat is produced and can cause thermal damage to the tissue. Thermal effects of lasers start when tissue reaches 43 ºC leading to coagulation. Vaporization, ablation carbonization and melting occur for longer exposure and higher power densities. In literature, laser?tissue interactions depend on a combination of laser and tissue parameters. These are1.laser parameters: wavelength, laser mode, spot size, exposure time, energy and power density (J/cm2 and W/cm2) ,2.tissue parameters: absorption coefficient, scattering coefficient, anisotropy, heat conductivity, heat capacity.In laser-tissue interactions energy density varies between 1 and 1000 J/cm2. In contrast to energy density, power density varies over 15 orders of magnitude. Considering laser parameters only, laser tissue interaction mechanisms depend on exposure time, power density and energy density. Correlation between exposure time and power density shows us that almost same energy density is required for any type of interaction mechanism.Thus, exposure time is considered to be the main parameter determining the nature of laser tissue interactions. Other important parameters responsible for the interaction mechanisms are wavelength and power density. Laser wavelength is considered the second important parameter. Response of biological tissue is largely determined by irradiation wavelength. Last parameter is applied power density (irradiance) that governs the type of interaction and extent of photothermal damage.The NIR region of the electromagnetic spectrum (600 to 1200 nm) was used in therapy because of relatively deeper penetration at these wavelengths when compared to UV or IR. Specific absorbers in this spectral range are water and protein molecules like hemoglobin. Wavelengths around 2 ?m are considered to be in the ?eye-safe? window making them more suitable for superficial interstitial phototherapy.The goal of laser induced thermal therapy is precise treatment of local lesions while preserving surrounding healthy tissue. In order to achieve this goal, laser beam size and exposure times must be closely controlled or monitored because laser tissue interactions depend on exposure time more than power density. The outcome of photothermal interactions depend on dosimetry and may be limited to coagulation only, but may also extent to ablation and carbonization when higher doses are used.The aim of our study was to compare thermal effects and extent of laser irradiation at three wavelengths (980 nm, 1070 nm, and 1940 nm, with varying penetration depths) on liver tissue. The reasons for selecting 1070 nm, 980 nm and 1940 nm in our study are summarized below:1.We chose those three laser wavelengths in our experimental study because their photothermal effects on tissue were expected to vary considerably.2.1064 nm laser is little absorbed by biological tissue ( µa>µs ) when compared to 980 nm diode and 1070 nm fiber laser. Wavelengths around 2 ?m may create superficial lesions due to local absorption peak of water. Up to now just two wavelengths were studied for this purpose , 1.9 µm and 2.01 µm.4.980 nm diode laser is considered more practical and efficient in medical applications due to portability, and compactness. 980 nm is more absorbed by water and hemoglobin (Hb) when compared to 1070 nm. For tissue stained with blood this property can be used for coagulative and ablative treatment.5.Moreover , liver tissue attracts metastatic tumors.This manuscript consists of six chapters;1.Introduction2.Basic laser physics3.Laser-tissue interaction4.Materials and methods5.Results6.Discussion and conclusionsWe studied onset of coagulation, carbonization and ablation, as well as ablation efficiency. Our in vitro study was performed on bovine liver tissue. 4 mm axial and 6 cm radial sections were taken from fresh liver specimens from a local abattoir. Irradiation was performed with laser output ranging from 4-10 W (3 - 7,5 W/mm2) for 1070 nm and 980 nm , 1-3 W (0,3 - 0,9 W/mm2) for 1940 nm. CW laser beam was applied using a bare fiber at 1 cm distance from the tissue surface. Thermal lesions were studied under a microscope. Radius and depth of coagulation and carbonization were measured using a caliper. Subsequently, we estimated carbonized and coagulated tissue volumes.In addition the macroscopic measurements, carbonized and coagulated tissue samples were stained with hematoxylin and eosin (H&E) in order to more precisely evaluate the effects of laser. We compared carbonization efficiency (carbonization volume/coagulation volume), safe time interval (from onset of coagulation to carbonization), normalized carbonization radius/carbonization depth, and normalized coagulation radius/coagulation depths at those three wavelengths. The measured parameters were given as mean values with their standard deviations. The level of significance was set to p < 0,01 for 1940 nm and to p
Benzer Tezler
- Nadir toprak iyonları ile katkılandırılmış çinko oksit tellürit (TeO2-ZnO) camlarda beyaz ışık üretimi ve karakterizasyonu
Characterization and generation of white light in rare earth ions doped zinc oxide telluride (TeO2-ZnO) glasses
AYFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL ERYÜREK
- Inspection of healing period quality of NIR lasers welded rat skin tissue by FT-IR spectroscopy
Yakın kızılaltı lazerler ile kaplanmış sıçan deri dokusunun iyileşme süreci kalitesinin FT-IR spektroskopisi ile incelenmesi
ZHIN TAHSEEN SALEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİstanbul ÜniversitesiBiyokimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAŞİM ÖZGÜR TABAKOĞLU
- Yakın kızılötesi (NIR) yansıtıcı pigmentlerle binalarda ısı absorpsiyonunun azaltılması
Reducing heat absorption in buildings with near-ir (NIR)reflecting pigments
PINAR AYGENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT AKAY
- The impact of [1,2,5]chalcogenazolo[3,4,F]-benzo[1,2,3]triazole structure on the optoelectronic properties of conjugated polymers
[1,2,5]kalkojenazolo[3,4-F]benzo[1,2,3]triazol yapısının konjuge polimerlerin optoelektronik özellikleri üzerindeki etkisi
ECEM AYDAN ALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Elektrokimyasal yöntemle sentezlenen polianilin-p-toluen sülfonat iletken polimerinin elektromanyetik ışın absorpsiyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of electromagnetic radiation absorption behaviour of polyaniline-p-toluene sulphonate conducting polymer by synthesized electrochemical method
SELÇUK MAMAŞ