Оптико-физические процессы при воздействии лазерного излучения на твердые биоткани тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Беликов, Андрей Вячеславович

• Беликов, Андрей Вячеславович
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Беликов, Андрей Вячеславович

Введение

Глава 1. Оптико-физические параметры и результаты исследований лазерной абляции твердых биотканей.

1.1. Строение и оптико-физические свойства твердых биотканей (эмаль и дентин зуба человека).

1.2. Экспериментальные и теоретические исследования лазерной абляции твердых тканей зуба.

1.3. Порог лазерного разрушения твердых тканей зуба человека излучением многомодовых лазеров на кристаллах, активированных ионами эрбия (эрбиевых лазеров).

1.4. Эффективность абляции твердых тканей зуба человека излучением многомодового YAG:Er лазера в контактном и неконтактном режимах обработки.

1.5. Эффективность абляции твердых тканей зуба человека излучением одномодового YAG:Er лазера в неконтактном режиме обработки.

1.6. Эффект внешнего водяного охлаждения при абляции твердых тканей зуба человека излучением YAG:Er лазера.

Глава 2. Оптико-физические механизмы и модели лазерной абляции твердых биотканей.

2.1. Оптико-физические механизмы абляции твердых тканей зуба человека излучением С02 и эрбиевых лазеров.

2.2. Квазистационарная тепловая оптико-физическая модель лазерной абляции твердых тканей зуба человека.

2.3. Сотовая оптико-физическая модель абляции эмали зуба человека излучением эрбиевых лазеров, учитывающая особенности ее строения.

Глава 3. Оптико-физические процессы при воздействии на твердые биоткани субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра.

3.1. Оптические спектры поглощения интактных эмали и дентина зуба человека.

3.2. Оптические спектры поглощения продуктов лазерной абляции эмали и дентина зуба человека излучением У8СО:Сг:Ег лазера.

3.3. Термоиндуцированная динамика оптического поглощения эмали зуба человека в области длин волн 2.5-3.5мкм.

3.4. Преобразования структуры и оптических свойств твердых тканей зуба человека при воздействии субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра с энергией ниже порога абляции.

3.5. Влияние спектральных и энергетических параметров субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра на микротвердость и кислотную резистентность эмали зуба человека.

3.6. Динамика спектров свечения эрозионного факела при воздействии на твердые биоткани субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра.

3.7. Динамика спектральных и энергетических характеристик импульса отдачи при воздействии на твердые биоткани субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра.

3.8. Динамика спектральных, энергетических и временных характеристик оптоакустического сигнала при воздействии на твердые биоткани субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра.

Глава 4. Оптико-физические процессы в современных лазерных технологиях обработки твердых биотканей.

4.1. Оптико-физическое исследование характеристик движущихся в поле субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра внешних микрочастиц.

4.2. Исследование возможности использования лазериндуцированных абразивных микрочастиц, формирующихся в процессе абляции для лазерной технологии обработки твердых тканей зуба человека.

4.3. Лазерная технология обработки твердых тканей зуба, предполагающая периодическую эффективную очистку лазерного кратера от продуктов лазерного разрушения, или «метод трех импульсов» (МТИ).

4.4. Особенности пространственного распределение энергии лазерного излучения и лазерная технология повышения адгезии пломбировочных материалов к твердым тканям зуба человека.

4.5. Классификация и алгоритм работы системы обратной связи для лазерной технологии обработки твердых тканей.

4.6. Оптико-физические процессы и устройство для лазерной технологии повышения микротвердости и кислотной резистентности твердых тканей зуба человека.

Глава 5. Лазерные системы для обработки твердых биотканей.

5.1. Лазеры для обработки твердых тканей.

5.2. «Onyx Multiwave» - лазерная станция компании "Laser Medical Systems" GmbH (Австрия).

5.3. «Лазма-1» - лазерная система ЗАО "УНП Лазерный Центр ИТМО" (Россия).

5.4. «atLase» - лазерная система компании "Dental Photonics" Inc. (США). 312 Заключение 318 Библиографический список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптико-физические процессы при воздействии лазерного излучения на твердые биоткани»

Лазеры с успехом используются в различных областях науки, техники и медицины. Созданные с привлечением лазерных источников биомедицинские технологии обработки мягких и твердых биотканей организма человека и животных отличают высокие селективность, прецизионность и эффективность.

Для обработки твердых биотканей широко используют лазерное излучение с субмиллисекундной длительностью импульса и длиной волны (к), которая лежит в средней инфракрасной области оптического спектра. К таким лазерам можно отнести лазеры на кристаллах, активированных ионами неодима, гольмия или эрбия, работающие в режиме свободной генерации. Взаимодействие излучения этих лазеров с твердыми биотканями сопровождается целым рядом оптико-физических процессов, из которых для эффективной деструкции наиболее важным является взрывной процесс удаления биоткани, который называют абляцией. Излучение лазеров на кристаллах, активированных ионами эрбия, (эрбиевых лазеров) наиболее эффективно поглощается структурами твердых биотканей и производит их абляцию при наименьших энергетических затратах. Наибольший практический интерес вызывает использование субмиллисекундных эрбиевых лазеров для обработки твердых тканей зуба человека и животных. Однако скорость формирования полостей в твердых тканях зуба при их абляции излучением субмиллисекундных эрбиевых лазеров уступает скорости формирования полостей с помощью высокооборотной турбины. Попытки форсирования энергии лазерного излучения приводят к образованию трещин вокруг обрабатываемой полости, что недопустимо, т.к. они нарушают целостность окружающей место воздействия интактной биоткани и тем самым ослабляют ее функцию.

Таким образом, актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью создания новых эффективных методов лазерной обработки твердых биотканей, к которым относятся эмаль и дентин зуба человека.

К моменту начала настоящей работы (1994 г.) в литературе сведения о механизмах воздействия лазерного излучения на твердые биоткани были крайне противоречивы, отсутствовали теоретические модели лазерного воздействия, учитывающие особенности строения твердых биотканей. Также отсутствовали экспериментальные данные о порогах и эффективности лазерного удаления (абляции) твердых биотканей излучением УЪР:Ег (^=2.83 мкм) и УАО:Сг:Тш:Ег (к=2.69 мкм) лазеров; об эффективности лазерного удаления твердых биотканей с и без внешнего водяного орошения, при контактном и неконтактном воздействии; о преобразованиях, природе и характеристиках оптико-физических процессов, протекающих в твердых биотканях при воздействии субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона спектра с плотностями энергии ниже порога лазерной абляции и оптико-физических процессов, сопровождающих лазерную абляцию твердых биотканей и т.п. Ясно, что без этой информации невозможно создание эффективных биомедицинских технологий для обработки твердых биотканей лазерным излучением.

Уже первые исследования показали, что процесс абляции твердых биотканей субмиллисекундными лазерными импульсами состоит из нескольких стадий: лазерное излучение поглощается биотканью, поглощенное излучение стимулирует нагрев и разрушение биоткани, продукты разрушения (абляции) покидают зону обработки. На каждой из стадий оптико-физические свойства биоткани изменяются. Результат лазерного воздействия зависит от того, насколько лазерная система адекватна этим изменениям. Регистрация оптико-физических процессов при лазерном воздействии на твердые биоткани, получение информации о состоянии биоткани, подвергшейся лазерному воздействию, создание алгоритмов обработки этой информации и введение в систему управления работой лазера обратных связей позволяет оптимизировать процесс воздействия лазерного излучения на твердые биоткани. Оптимизация лазерной абляции может включать в себя не только оптимизацию параметров лазерного излучения, но и оптимизацию процессов, вызванных этим излучением. Например, в результате лазерной абляции твердых биотканей образуются продукты разрушения в виде твердых микрочастиц, которые могут как снижать эффективность абляции, ослабляя лазерное излучение, так и не влиять на эффективность абляции при их своевременной эвакуации из зоны обработки или повышать эффективность абляции биоткани при их возвращении обратно в зону обработки.

Таким образом, создание новых методов эффективной лазерной обработки твердых биотканей невозможно без исследования оптико-физических процессов, происходящих при воздействии лазерного излучения на твердые биоткани, изучения лазерной абляции твердых биотканей, ее механизмов и оптико-физических процессов, происходящих при лазерной абляции этих биотканей. Цель диссертационной работы

Основной целью диссертационной работы является исследование оптико-физических процессов, происходящих при воздействии субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона оптического спектра на твердые биоткани, и создание на его основе новых методов их эффективной лазерной обработки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать оптико-физическую модель воздействия лазерного излучения на эмаль зуба, учитывающую особенности ее строения;

- изучить закономерности абляции твердых тканей зуба излучением лазеров среднего инфракрасного диапазона оптического спектра;

- исследовать оптические спектры поглощения иитактных и измененных в процессе лазерного воздействия или нагрева твердых тканей зуба;

- исследовать спектральные и энергетические характеристики свечения эрозионного факела и акустического сигнала, возникающих при лазерной абляции твердых тканей зуба;

- исследовать динамические процессы при воздействии лазерного излучения на твердые микрочастицы и оценить эффективность совместного воздействия лазерного излучения и твердых микрочастиц на твердые ткани зуба;

- изучить закономерности совместного воздействия лазерного излучения, водяного и воздушного потоков на твердые ткани зуба. Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе были использованы как стандартные методы исследования процессов взаимодействия лазерного излучения с биотканями (оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микрозондовый анализ), так и специально адаптированные для целей настоящей работы оптико-физические методы исследования, такие как оптическая и акустическая спектроскопия, цифровая фотосъемка с высоким временным разрешением, контактная термометрия, акустометрия, фотометрия, а также другие методы.

Научная новизна состоит в том, что в настоящей работе впервые:

1. Разработана сотовая оптико-физическая модель воздействия лазерного излучения на эмаль зуба, учитывающая особенности строения эмали и позволившая определить структурные изменения, порог и эффективность абляции эмали зуба излучением эрбиевых лазеров.

2. Исследовано поведение пиков поглощения свободной и связанной воды в оптических спектрах поглощения эмали зуба при ее нагреве от +20°С до +700°С. Установлено, что коэффициент поглощения эмали в области длин волн от 2.5 мкм до 3.5 мкм с ростом температуры нелинейно уменьшается. Показано, что данный оптико-физический процесс может оказывать существенное влияние на динамику воздействия излучения эрбиевых лазеров на твердые биоткани.

3. Установлено, что при воздействии на твердые ткани зуба человека излучения эрбиевого лазера образуются продукты лазерной абляции в виде микрочастиц с размером до 200 мкм, оптические спектры поглощения которых отличаются от оптических спектров поглощения интактных твердых тканей зуба человека тем, что в продуктах абляции наблюдается существенный рост поглощения оптического излучения, связанный с карбонизацией органической компоненты ткани, а также отсутствует пик поглощения ОН-групп, что свидетельствует о разрушении этого типа связи в процессе абляции. Одновременное с лазерным воздействием орошение обрабатываемой твердой ткани потоком воды приводит к формированию продуктов лазерной абляции, оптические спектры поглощения которых не отличаются от оптических спектров поглощения интактных твердых тканей зуба человека.

4. Исследованы амплитудно-частотные характеристики эрозионного факела и акустического сигнала, возникающих при лазерной абляции твердых тканей зуба. Показано, что спектры этих сигналов несут информацию о типе обрабатываемой ткани и условиях ее абляции.

5. Обнаружено, что метаморфизированный слой, образующийся у стенки полости, сформированной в результате локальной абляции эмали зуба человека излучением эрбиевого лазера, состоит из внешнего и внутреннего подслоев, отличающихся по структуре и микротвердости, при этом микротвердость внутреннего подслоя примерно в три раза выше микротвердости интактной эмали, а микротвердость внешнего подслоя неравномерна по толщине и ниже микротвердости интактной эмали.

6. Установлено, что при одинаковой плотности энергии и длительности импульса субмиллисекундного эрбиевого лазера эффективности абляции твердой ткани зуба излучением одномодового лазера и многомодового лазера практически совпадают, импульс отдачи, возникающий при воздействии излучения одномодового лазера на эмаль, на порядок меньше чем импульс отдачи, возникающий при воздействии многомодового лазера, а аспектное соотношение отверстий, формируемых в твердых тканях зуба при воздействии излучения одномодового лазера, может в 20 раз превышать аспектное соотношение отверстий, формируемых в твердых тканях зуба при воздействии излучения многомодового лазера.

7. Установлено, что воздействие излучения субмиллисекундных эрбиевых лазеров на слой микрочастиц сапфира, размещенных в виде порошка или водной суспензии на поверхности эмали зуба, способно увеличить эффективность ее удаления до 2.5 раз.

8. Показано, что облучение эмали зуба человека импульсами УАО:Кс1

А,=1.064 мкм) или УАО:Сг;Тт;Но (^=2.088 мкм) лазеров с плотностью

2 2 энергии в импульсе из диапазона от 10 Дж/см до 200 Дж/см , но ниже порога карбонизации на эмаль-дентинной границе зуба приводит к увеличению микротвердости эмали в 1.5 раза.

Можно сформулировать следующие защищаемые положения:

1. Оптико-физическая модель воздействия лазерного излучения на эмаль зуба, в которой эмаль представлена в виде набора интегрированных друг в друга объемов (сот), содержащих гидроксилапатит и воду в характерном для интактной эмали соотношении 0.89:0.11, позволяет определить глубину метаморфизированного слоя, образующегося у стенки полости, сформированной в эмали под воздействием излучения эрбиевого лазера.

2. При воздействии излучения эрбиевого лазера на твердые ткани зуба формируются микрочастицы с размером до 200 мкм, обладающие кинетической энергией достаточной для разрушения эмали зуба.

Эффективность удаления эмали зуба под воздействием только этих микрочастиц соизмерима с эффективностью удаления эмали зуба под воздействием только падающего на эмаль излучения эрбиевого лазера.

3. Воздействие субмиллисекундных импульсов лазеров среднего инфракрасного диапазона спектра на порошок или водную суспензию, содержащие микрочастицы сапфира с размером до 200 мкм, приводит к ускорению микрочастиц сапфира до сверхзвуковых скоростей (до 600 м/с), а кинетическая энергия этих микрочастиц достаточна для разрушения твердых тканей зуба.

4. При воздействии субмиллисекундных импульсов лазеров среднего инфракрасного диапазона спектра на твердые ткани зуба синхронно с пичками лазерного излучения формируется эрозионный факел. Интенсивность и оптический спектр свечения эрозионного факела, полученного при лазерной абляции эмали или дентина зуба, существенно различаются, что позволяет надежно идентифицировать обрабатываемую твердую биоткань.

5. Воздействие излучения эрбиевого лазера на твердые ткани зуба сопровождается акустическим сигналом, частота которого локализована в диапазоне 10-И 50 кГц. Параметры акустического сигнала (интенсивность, время задержки возникновения по отношению к началу лазерного импульса, форма огибающей акустического спектра), полученного при лазерной абляции эмали или дентина зуба, существенно различаются, что позволяет надежно идентифицировать обрабатываемую твердую биоткань.

6. При строго определенном, согласованном во времени периодическом импульсном воздействии на твердую биоткань лазерного излучения, водяного и воздушного потоков эффективность удаления твердой биоткани субмиллисекундными импульсами эрбиевого лазера может быть увеличена практически в три раза по сравнению с эффективностью удаления при совместном воздействии на твердую биоткань только лазерного излучения и водяного потока.

7. Под воздействием одномодовых субмиллисекундных импульсов эрбиевого лазера в твердых тканях зуба формируют микроотверстия с диаметром порядка 100 мкм, аспектным соотношением в эмали порядка 7:1 и в дентине порядка 21:1 при отсутствии карбонизации.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что:

1. Разработан новый метод лазерной обработки твердых биотканей, сочетающий одновременное воздействие лазерного излучения и абразивных микрочастиц, приводящий к существенному увеличению эффективности удаления твердой биоткани (лазерно-абразивный метод).

2. Разработан новый метод лазерной обработки твердых биотканей, состоящий в согласованном во времени периодическом импульсном воздействии на твердую биоткань лазерного излучения, водяного и воздушного потоков, приводящий к существенному увеличению эффективности удаления твердой биоткани (метод трех импульсов).

3. Сформулирован алгоритм работы системы обратной связи, анализирующей параметры формируемого при лазерном воздействии на твердую ткань зуба человека акустического сигнала и адаптирующей параметры лазерного излучения под тип обрабатываемой биоткани, использование которого существенно повышает селективность и безопасность лазерной обработки твердых тканей зуба.

4. Показана возможность адаптивного управления параметрами лазерного излучения на базе анализа спектров свечения эрозионного факела, сопровождающего лазерную абляцию твердых биотканей, использование которого позволит существенно повысить селективность и безопасность лазерной обработки твердой биоткани.

5. Разработан новый метод обработки зуба человека лазерным излучением, состоящий в формировании на поверхности эмали зуба под воздействием лазерного излучения регулярных текстур, наличие которых повышает адгезионную способность поверхности эмали зуба.

6. Предложен новый метод управления свойствами эмали с помощью лазерного излучения, направленный на профилактику кариеса и состоящий в воздействии на эмаль зуба импульсного излучения YAG:Nd или YAG:Cr;Tm;Ho лазеров с плотностью энергии ниже порога карбонизации на эмаль-дентинной границе зуба.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: Международная конференция "Оптика лазеров" (Санкт-Петербург, Россия, 2000, 2010); International conference EuroBiOs Biomedical Optics'95 (Barcelona, Spain, 1995); International conference BiOs Biomedical Optics'95 (San Francisco, USA,

1995); VIII International Conference Laser Application Engineering, (Pushkin, Russia, 1996); 5th International Congress on Lasers in Dentistry (Jerusalem, Israel,

1996); Международная конференция "Лазеры в медицине'97, '99" (Санкт-Петербург, Россия, 1997, 1999); International conference EuroBiOs Biomedical Optics'98 (Stockholm, Sweden, 1998); International conference BiOs Biomedical Optics'98 (San Jose, USA, 1998); Научная конференция "Лазеры для медицины, биологии и экологии" (Санкт-Петербург, Россия, 1999); International conference BiOs Biomedical Optics'99 (San Jose, USA, 1999); Российская научно-практическая конференция "Оптика и научное приборостроение - 2000" (Санкт-Петербург, Россия, 2000); IX International Conference Laser Assisted Microtechnology (LAM-2000) (Санкт-Петербург, Россия, 2000); International conference EuroBiOs Biomedical Optics'OO (Amsterdam, Netherlands, 2000); Международная конференция Lasers, applications and technologies (LAT-2002, приглашенный доклад) (Moscow, Russia, 2002); 8th International Congress on Lasers in Dentistry (Yokogama, Japan, 2002); International Conference "Fundamentals of Laser Assisted Micro-and Nanotechnologies (FLAMN-2007, 2010)" (Pushkin, Russia, 2007, 2010);

Международный симпозиум «Topical Problems of Biophotonics» (Нижний Новгород, Россия, 2007, 2011); International Conference "IADR/AADR/CADR (Miami, USA, 2009); 16th Annual Conference of Academy of Laser Dentistry (Las Vegas, USA, 2009); Международная конференция Saratov Fall Meeting (Саратов, Россия, 2003, 2007, 2009, 2010, 2011). Материалы трудов конференций опубликованы.

Результаты работы внедрены на предприятиях ЗАО «УНП Лазерный Центр ИТМО» (Россия), Laser Medical Systems GmbH (Австрия), Palomar Medical Technologies Inc. (США) и Dental Photonics Inc. (CHIA).

Результаты работы внедрены в учебный процесс СПбГУ ИТМО (Россия) при подготовке магистров, бакалавров и специалистов по программе 200200.68 «Лазерные биомедицинские технологии», а также специалистов по специальности 200201.65 «Лазерная техника и лазерные технологии».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 53 работы, из них 25 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК: Оптический журнал, Оптика и спектроскопия, ЖТФ, Письма в ЖТФ, Стоматология, Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики и др., а также публикации в зарубежных изданиях, включенных в систему цитирования Web of Science: Lasers in Surgery and Medicine (ISSN 0196-8092), 3 из этих работ подготовлены и опубликованы без соавторов. 14 работ опубликовано в журнале Proceedings of SPIE, входящем в системы цитирования SCOPUS и Chemical Abstracts. Получено 12 патентов, в том числе 10 международных.

Личный вклад автора заключался в том, что диссертация написана А.В.Беликовым лично. Все изложенные в диссертации результаты получены автором лично или при его непосредственном участии. Автор осуществлял выбор направлений и постановку задач исследований, проведение расчетов, разработку и создание экспериментальных установок, проведение экспериментов и анализ полученных результатов исследований.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 211 ссылок, из них 42 ссылки на работы автора. Работа изложена на 344 страницах, содержит 123 рисунка и 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Беликов, Андрей Вячеславович

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана сотовая оптико-физическая модель воздействия лазерного излучения на эмаль зуба человека, учитывающая особенности строения эмали. Математическое моделирование с привлечением разработанной модели позволило описать структурные изменения, оценить порог термомеханической абляции, порог разрушения структурного элемента эмали и эффективность лазерной абляции эмали зуба человека излучением эрбиевого лазера.

2. Предложена теоретическая модель лазерного разрушения твердых тканей зуба с использованием полуфеноменологического подхода на основе решения квазистационарной одномерной линейной задачи Стефана с использованием в качестве скрытой теплоты испарения данных о скрытой теплоте разрушения. Математическое моделирование позволило сравнить между собой поля температур, формируемые в твердых тканях зуба излучением с различным поглощением и различной плотностью мощности, и выбрать источник, наиболее эффективно нагревающий твердые ткани зуба.

3. Исследована абляция твердых тканей зуба человека излучением субмиллисекундных импульсов ТЕМтт эрбиевых лазеров. Предложен, реализован и апробирован метод лазерной обработки твердых биотканей, сочетающий структурированное во времени воздействие лазерного излучения, водяного и воздушного потоков, позволивший значительно увеличить эффективность удаления эмали зуба человека.

4. Исследована абляция твердых тканей зуба человека излучением субмиллисекундных импульсов ТЕМоо эрбиевых лазеров. Предложен метод повышения адгезионной способности поверхности эмали или дентина зуба. Предложен метод формирования в зубе микроотверстий с высоким аспектным соотношением, не сопровождающийся карбонизацией тканей зуба.

5. Изучено влияние толщины водяной пленки, создаваемой внешней системой орошения на поверхности зуба, на эффективность удаления твердых тканей зуба излучением ТЕМтт УАО:Ег лазера. Обнаружен максимум в зависимости эффективности удаления твердой ткани зуба от толщины водяной пленки.

6. Исследованы эффекты, сопровождающие воздействие на твердые ткани зуба излучения субмиллисекундных импульсов лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона спектра с плотностью энергии ниже порога абляции эмали. Предложен метод управления свойствами эмали с помощью лазерного излучения, направленный на профилактику кариеса и состоящий в воздействии на эмаль зуба импульсного излучения УАО:Ыс1 или УАО:Сг;Тт;Но лазеров с плотностью энергии ниже порога карбонизации на эмаль-дентинной границе зуба

7. Исследованы оптические спектры поглощения интактных эмали и дентина зуба человека и продуктов их лазерного разрушения, установлено, что: а) наибольшее различие в спектрах поглощения эмали и дентина наблюдается в УФ и РЖ области. б) спектры поглощения продуктов разрушения, полученных в результате лазерной обработки эмали или дентина без водяного орошения, отличаются от спектра поглощения интактной эмали; в) спектры поглощения продуктов разрушения, полученных в результате лазерной обработки эмали с водяным орошением, не отличаются от спектров поглощения интактной эмали; г) спектры поглощения продуктов разрушения, полученных в результате лазерной обработки дентина с водяным орошением, отличаются от спектра поглощения интактного дентина.

8. Определено, что при нагреве эмали в диапазоне температур от +20°С до +700°С происходит существенная деформация спектра в диапазоне длин волн 2.5-К3.5 мкм.

9. Исследован импульс отдачи, возникающий при лазерной абляции твердых тканей зуба человека. При одинаковых плотностях энергии лазерного излучения импульс отдачи, возникающий при воздействии излучения одномодового субмиллисекундного эрбиевого лазера на эмаль, на порядок меньше, чем импульс отдачи, возникающий при воздействии многомодового субмиллисекундного эрбиевого лазера.

10. Исследовано свечение эрозионного факела, возникающего при воздействии субмиллисекундных импульсов лазеров среднего инфракрасного диапазона спектра на твердые ткани зуба человека, и установлено, что: а) структура и интенсивность полос спектра свечения эрозионного факела существенно зависят от длины волны лазерного излучения и от типа облучаемой биоткани; б) свечение эрозионного факела синхронизировано во времени с пичками лазерного излучения;

11. Исследован лазериндуцированный акустический сигнал, возникающий при воздействии лазерного излучения на твердые биоткани излучения лазеров среднего инфракрасного диапазона спектра. Предложен, реализован и апробирован алгоритм работы системы обратной связи, адаптирующей параметры лазерного излучения под тип обрабатываемой биоткани на базе анализа спектрально-энергетических параметров лазериндуцированного акустического сигнала.

12. Исследована взаимосвязь энергетических и спектральных параметров лазерного излучения с кинетическими характеристиками ускоряемых этим лазерным излучением твердых микрочастиц. Предложен, реализован и апробирован метод лазерной обработки твердых биотканей, сочетающий одновременное воздействие лазерного излучения и потока абразивных микрочастиц, приводящий к существенному увеличению эффективности удаления твердой биоткани.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что:

1. Разработан новый метод лазерной обработки твердых биотканей, сочетающий одновременное воздействие лазерного излучения и абразивных микрочастиц, приводящий к существенному увеличению эффективности удаления твердой биоткани (лазерно-абразивный метод).

2. Разработан новый метод лазерной обработки твердых биотканей, состоящий в согласованном во времени периодическом импульсном воздействии на твердую биоткань лазерного излучения, водяного и воздушного потоков, приводящий к существенному увеличению эффективности удаления твердой биоткани (метод трех импульсов).

3. Сформулирован алгоритм работы системы обратной связи, анализирующей параметры формируемого при лазерном воздействии на твердую ткань зуба человека акустического сигнала и адаптирующей параметры лазерного излучения под тип обрабатываемой биоткани, использование которого существенно повышает селективность и безопасность лазерной обработки твердых тканей зуба.

4. Показана возможность адаптивного управления параметрами лазерного излучения на базе анализа спектров свечения эрозионного факела, сопровождающего лазерную абляцию твердых биотканей, использование которого позволит существенно повысить селективность и безопасность лазерной обработки твердой биоткани.

5. Разработан новый метод обработки зуба человека лазерным излучением, состоящий в формировании на поверхности эмали зуба под воздействием лазерного излучения регулярных текстур, наличие которых повышает адгезионную способность поверхности эмали зуба.

6. Предложен новый метод управления свойствами эмали с помощью лазерного излучения, направленный на профилактику кариеса и состоящий в воздействии на эмаль зуба импульсного излучения УАС:Ш или УАО:Сг;Тт;Но лазеров с плотностью энергии ниже порога карбонизации на эмаль-дентинной границе зуба.

Таким образом, в диссертации получены новые результаты и обоснованы положения, совокупность которых можно квалифицировать как крупное научное достижение в области исследования явлений при взаимодействии света с веществом, в том числе с твердыми биотканями. Проведенные автором исследования позволили разработать новые научно обоснованные методы лазерного воздействия на твердые биоткани, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Беликов, Андрей Вячеславович, 2012 год

1. Tuchin V.V., Altshuler G.B. In Fundamentals and Applications of Biophotonics in Dentistry / Eds. Kishen A. and Asundi A. // Imperial College Press. London, 2007. - P. 256-300.

2. Прохончуков А.А., ЖижинаН.А. Лазеры в стоматологии. М.: Медицина, 1986. - 176 с.

3. Nanci A. Ten Cate's oral histology: development, structure, and function. Sixth Edition. London: Mosby, 2003. - 445 p.

4. Wigdor H.A., Walsh J.T., and Mostafi R. Effect of the C02 laser (9.6цт) on the dental pulp in humans // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry VI. -2000. -V. 3910. -P. 158-163.

5. Луцкая И.К., НовакН.В. Научное и клиническое обоснование восстановительной стоматологии // Новое в стоматологии. 2005. -№8(132).-С. 4-16

6. Данилина Т.Ф., Багмутов В.П., Славский Ю.И. Микротвердость тканей зуба как показатель их функциональной устойчивости в норме и при патологических состояниях // Стоматология. 1998. - Т. 77, № 3. -С. 9-11.

7. Баркова И.Л. Характеристика эффективности метода отбеливания витальных зубов с применением дополнительного физического фактора воздействия: автореф. дис. . канд. мед. наук. М, 2006.

8. Brown W.S., Dewey W.A., Jacobs H.R. Thermal Properties of Teeth // J. Dent. Res. 1970. -V. 49, № 4. -P. 752-755.

9. Spitzer D., ten Bosch J.J. The absorption and scattering of light in bovine and human dental enamel // Calcif. Tiss. Res. 1975. - V. 17, № 1. - P. 129-137.

10. Grisimov V.N. Refractive index of bulk dentin // Proc. SPIE. Advanced Laser Dentistry. 1995. - V. 1984. - P. 2-5.

11. Altshuler G.B., GrisimovV.M. New optical effects in the human hard tooth tissues // Proc. SPIE. First International Conference on Lasers and Medicine.- 1989.-V. 1353.-P. 97-102.

12. Грисимов B.H. Показатель преломления основного вещества дентина // Оптика и спектроскопия. 1994. - Т. 77, № 2. - С 272-273.

13. Wang X.-J. Milner Т.Е., deBoerJ.F., Zhang Y., PashleyD.H., and Nelson J.S. Characterization of dentin and enamel by use of optical coherence tomography // Appl. Opt. 1999. - V. 38, № 10. - P. 2092-2096.

14. Грисимов B.H. Оптико-морфологическое обоснование эстетической реставрации зубов светоотверждаемыми композитами: автореф. дисс. докт. мед. наук: 14.00.21 : 01.04.05. СПб, 1999.

15. Enanel В.A. Teeth / Ed. by Berkovitz В.К.В., Boyde A., Frank R.M. et al.- Berlin: Springer-Verlag, 1989. P. 309-473.

16. Грисимов B.H. Оценка резистентности и очаговой деминерализации эмали зуба с использованием лазерной рефлектометрии: дис. . канд. мед. наук: 14.00.21. Л., 1991. - 120 с.

17. Carlsen О. Dental morphology. Copenhagen: Munksgaard, 1987. - 194 p.

18. Miller L.L. Esthetic dentistry development program // J. Esthet. Dent. 1994.- V. 6, № 2. P. 47-60.

19. Angmar-Mansson В., ten Bosch J.J. Optical methods for the detection and quantification of caries // Adv. Dent. Res. 1987. - V. 1, № 1. - P. 14-20.

20. Altshuler G.B., Grisimov V.N., Ermolaev V.S., Vityaz I.V. Human tooth as an optical device // Proc. SPIE. Holography, Interferometry, and Optical Pattern Recognition in Biomedicine. 1991. - V.1429. - P. 95-104.

21. Zijp J.R., ten Bosch J.J. Theoretical model for the scattering of light by dentin and comparison with measurement // Appl. Opt. 1993. - V. 32, №4. -P. 411-415.

22. ZijpJ.R., ten Bosch J.J. Groenhuis R.A.J. He-Ne laser light scattering by human dental enamel // J. Dent. Res. 1995. - V. 74, № 12. - P. 1891-1898.

23. Vanini L. Light and color in anterior composite restorations // Pract. Periodont. Aesthet. Dent. 1996. - V. 8, № 7. - P. 673-682.

24. Грисимов В. Приходько К. Оценка степени прозрачности твердых тканей зуба // ДентАрт. 2005. - № 3. - С. 35-40.

25. Грисимов В.Н. Эффект гало: оптическая модель и условия воспроизведения при реставрации режущего края // Научно-практический журнал Институт стоматологии. 1999. - № 3. - С. 38-41.

26. Heymann Н.О. The artistry of conservative esthetic dentistry // JADA. Spec, iss. 1987. -P. 14E-23E.

27. NishimotoY., Otsuki M., Yamauti M., Eguchi Т., Sato Y., Foxton R.M., Tagami J. Effect of pulse duration of Er: YAG laser on dentin ablation // Dental Materials Journal. 2008. - V. 27, № 3. - P. 433-439.

28. Lizarelli R. de F. Z., Moriyama L.T., Jorge J.R.P., BagnatoV.S. Comparative ablation rate from a Er:YAG laser on enamel and dentin of primary and permanent teeth // Laser Physics. 2006. - V. 16, № 5. - p. 849-858.

29. MeisterJ., ApelC., FranzenR., GutknechtN. Influence of the spatial beam profile on hard tissue ablation Part I: Multimode emitting Er:YAG lasers // Lasers Med. Sci. 2003. - V. 18, №2.-P. 112-118.

30. MeisterJ., FranzenR., ApelC., GutknechtN. Influence of the spatial beam profile on hard tissue ablation, Part II: pulse energy and energy density distribution in simple beams // Lasers Med. Sci. 2004. - V. 19, № 2. - P. 112-118.

31. Pick R. M. Using lasers in clinical dental practice // JADA. 1993. - V. 124, № 2. - P. 37-40.

32. Cernavin I., Pugatschew A., deBoerN., Tyas M.J. Laser applications in dentistry: a review of the literature // Aust. Dent. J. 1994. - V. 39, № 1.- P. 28-32.

33. Frentzen M., Winkelstrater C., van Benthem H., KoortH.J. The effects of pulsed ultraviolet and infra-red lasers on dental enamel // Eur. J. Prosthodont. Restor. Dent. 1996. - V. 4, № 3. - P. 99-104.

34. Burkes E.J., Hoke J., Gomes E., Wolbarsht M. Wet versus dry enamel ablation by Er:YAG laser // The Journal of Prosthetic Dentistry. 1992. -V. 67, № 6. -P. 847-851.

35. Keller U., Hibst R. Tooth pulp reaction following Er:YAG laser application // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental, and Veterinary Medicine. 1991. -V. 1424.-P. 127-133.

36. Hibst R., Keller U. Removal of dental filling materials by Er:YAG laser radiation // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental, and Veterinary Medicine.- 1991. -V. 1424. 120-126.

37. Altshuler G.B., Belikov A.V., Vlasova S.N., Erofeev A.V. Research of seal materials adhesion to walls of cavity in enamel and dentin formation by Er laserradiation // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers II. 1994. - V. 2327. -P. 101-112.

38. Keller U., HibstR. Effects of Er:YAG laser on enamel bonding of composite materials // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental and Veterinary Medicine.- 1993.-V. 1880.-P. 163-168.

39. Visuri S.R., Gilbert J.L., Walsh J.T., WigdorH.A. Shear test of composite bonded to dentin: Er:YAG laser versus dental handpiece preparations // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry. 1995. - V. 2394. - P. 223-227.

40. Majaron B., Sustercic D., Lukac M., Skaleric U., FundukN. Heat diffusion and debris screening in Er: YAG laser ablation of hard biological tissues // Appl. Phys.- 1998.-V. 66.-P. 479-487.

41. Majaron B., Lukac M. Calculation of crater shape in pulsed laser ablation of hard tissues // Lasers Surg. Med. 1999. - V. 24, № 1. - P. 55-60.

42. Majaron B., Lukac M., Susteric D., FundukN., Skaleri U. Threshold and efficiency analysis in Er:YAG laser ablation of hard dental tissue // Proc. SPIE. Laser Applications in Medicine and Dentistry. 1996. - V. 2922. - P. 233-242.

43. Majaron B., Lukac M. Thermo-mechanical laser ablation of hard dental tissues: an overview of effects, regimes, and models // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry V.- 1999. V. 3593. - P. 184-195.

44. Featherstone J.D.B., Rechmann P., Fried D. IR laser ablation of dental enamel // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry VI. 2000. - V. 3910. - P. 136-148.

45. Fried D., Shori R., Duhn C. Backspallation due to ablative recoil generated during Q-switched Er:YAG ablation of dental hard tissue // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry IV. 1998. - V. 3248. - P. 78-84.

46. Altshuler G.B., Belikov A.V., SinelnikY.A. A laser-abrasive method for the cutting of enamel and dentine // Laser Surg Med. -2001. V. 28, №5.- P. 435-444.

47. Rizoiu I., Kimmel A.I., Eversole L.R. The effects of an Er,Cr:YSGG laser on canine oral hard tissues // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry V. 1996. - V. 2922. -P. 74-83.

48. Hibst R., Keller U. Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances. 1 .Measurement of the ablation rate // Laser Surg. Med.- 1989. V. 9, № 4. - P. 338-344.

49. Chebotareva G.P., ZubovB.V., NikitinA.P. Comparative study of C02 and Er:YAG laser heating of tissue using pulsed photothermal radiomentry technique // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry. 1995. - V. 2394. - P 243-251.

50. OstertagM., McKinley J.T., ReinischL., Harris D.M., TolkN.H. Laser ablation as a function of the primary absorber in dentin // Lasers Surg. Med.- 1997. V. 21, № 4. - P. 384-394.

51. Watanabe H., Ishikawa I., Suzuki M., Hasegawa K. Clinical assessments of the erbium:YAG laser for soft tissue surgery and scaling // Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery. 1996. - V. 14, № 2. - P. 67-75.

52. Aoki A., Ando Y., Watanabe H., Ishikawa I. In vitro studies on laser scaling of subgingival calculus with an erbium:YAG laser // J. Periodontol. 1994. - V. 65, № 12.-P. 1097-1106.

53. Paghdiwala A.F. Root resection of endodontically treated teeth by Erbium: YAG laser radiation // Journal of Endodontics. 1993. - V. 19, № 2. - P. 91-94.

54. Goldman L., Hornby P., Meyer R., Goldman B. Impact of the laser on dental caries // Nature. 1964. - V. 203. - P. 417.

55. KinerslyT., JarobakP., PhatakN.M., DeMent J. Laser effects on tissues and material related to dentistry // JADA 1965. - V. 70. - P. 593-600.

56. Bol'shakov E.N., DolgikhR.A., Zazulevskaya L.Y. Experimental groups for YAG:Er laser application to dentistry // Proc. SPIE. 1989. -V. 1353. -P. 160-171.

57. Keller U., Hibst R. Lasers in dentistry. Clinical application today and tomorrow // Proc. SPIE. Dental Applications of Lasers. 1993. - V. 2080.- P. 2-9.

58. Hibst R., Keller U. Er:YAG laser for dentistry: basics, actual questions, and perspectives // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers II. 1994. -V. 2327.- P. 76-84.

59. Keller U., Hibst R. Clinical applications of the Er:YAG laser in cariology and oral surgery // Proc. SPIE. Advanced Laser Dentistry. 1994. -V. 1984.- P. 85-94.

60. Gimble C., Hansen R., SwettA., WinnD. Er:YAG clinical studies for hard tissue applications // 4th International Congress on Lasers in Dentistry.- Singapore, 1994. P. 267-271.

61. Kumazaki M. Removal of hard dental tissue (cavity preparation) with the Er:YAG laser // 4th International Congress on Lasers in Dentistry. Singapore, 1994.-P. 151-157.

62. Altshuler G.B. Belikov A.V., Erofeev A.V. Laser treatment of enamel and dentine by different Er lasers // Proc. SPIE. Laser Surgery: Advanced Characterization, Therapeutics, and Systems IV. 1994. - V. 2128. - P. 273-281.

63. Apel C., Meister J., Ioanal R.S., FranzenR., HeringP., GutknechtN. The ablation threshold of Er:YAG and Er:YSGG laser radiation in dental enamel // Lasers Med. Sci. 2002. - V. 17, № 4. - P. 246-252.

64. Li Z.-Z., Code J.E., Van De Merwe W.P. Er:YAG Laser ablation of enamel and dentin of human teeth: determination of ablation rates at various fluences and pulse repetition rates // Lasers Surg. Med. 1992. - V. 12, № 6. - P. 625-630.

65. Apel С., FranzenR., J. Meister, H. Sarrafzadegan, S. Thelen, GutknechtN. Influence of the pulse duration of an Er:YAG laser system on the ablation threshold of dental enamel // Lasers Med. Sci. 2002. - V. 17, № 4. - P 253-257.

66. Wannop N.M., Dickinson M.R., and King T.A. Erbium:YAG laser radiation interaction with dental tissue // Proc. SPIE. Dental Applications of Lasers. 1993.- V. 2080. -P 33-43.

67. Rechmann P., Hennig Т., Hoff U.V.D., Kaufmann R. Caries selective ablation: wavelength 377 nm versus 2.9 |im // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental, and Veterinary Medicine II. 1993. - V. 1880. - P. 235-239.

68. Rechmann P., Hennig T. Influence of different laser wavelengths on the ablation characteristics of healthy dentin // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers II. 1994. - V. 2327. - P. 64-69.

69. Hibst R., Keller U. The mechanism of Er: YAG laser induced ablation of dental hard substances // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental, and Veterinary Medicine II. 1993. - V. 1880. - P. 156-162.

70. Прохончуков A.A., Васильев K.B., Самородов В.Г., Сурнин В.И. Лазерная техника новых поколений и авторские патентованные методики лечения стоматологических заболеваний // Стоматология. 2001. - № 5. - С. 57-59.

71. Altshuler G.B., Belikov A.V., Skrypnik A.V., Erofeev A.V. Physical aspects of cavity formation of Er-laser radiation // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry. 1995.- V. 2394. P. 211-222.

72. Lee C., Ragadio J.N. , and Fried D. Influence of wavelength and pulse duration on peripheral thermal and mechanical damage to dentin and alveolar bone during IR laser ablation // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry VI. -2000. -V. 3910. -P. 193-203.

73. Ragadio J. N., Lee C.K., and Fried D. Residual energy deposition in dental enamel during IR laser ablation at 2.79, 2.94, 9.6, and 10.6 jam // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry VI. 2000. - V. 3910. - P. 204-209.

74. Visuri S.R., Walsh J.T., WigdorH. Erbium laser ablation of hard tissue: control of the thermal load // Proc. SPIE. Laser-Tissue Interaction IV. 1994.- V. 2134A. P. 130-133.

75. Альтшулер Г.Б., Беликов A.B., Скрипник A.B., Бобров А.П., Ткаченко Т.Б., Маслов В.В., Гайкова О.Н., Фельдштейн Ф.И. "М2 лазерная технология" и её применение для отбеливания зубов // Инновационная стоматология. 2010. - №1. - С. 44-54.

76. Беликов А.В., Ерофеев А.В., Скрипник А.В. Особенности теплового отклика пульпы при лазерной обработке эмали и дентина // Письма в ЖТФ.- 1995. Т. 21, № 9. - С. 32-37.

77. Wigdor Н.А., Walsh J.T. Histologic analysis of the effect on dental pulp of a 9.6-mm C02 laser // Lasers Surg, and Med. 2002. - V. 30, № 4. - P. 261-266.

78. Neev J., Pham K., Lee J.P., White J.M. Dentin ablation with three infrared lasers //Lasers Surg. Med. 1996. - V. 18, №2.-P. 121-128.

79. Visuri S.R., Walsh J.T., Wigdor H.A. Erbium laser ablation of dental hard tissue: Effect of water cooling // Lasers Surg. Med. 1996. -V. 18, №3.- P. 294-300.

80. MirM., MeisterJ., FranzenR., Sabounchi S.S., LampertF., GutknechtN. Influence of water-layer thickness on Er:YAG laser ablation of enamel of bovine anterior teeth // Lasers Med. Sci. 2008. - V. 23, № 4. - P. 451-457.

81. Григорьянц А.Г., Соколов A.A. Лазерная обработка неметаллических материалов. М.: Высшая школа, 1988. 191 с.

82. Altshuler G.B., Grisimov V.N. Effect of waveguide light propagation in human tooth // Dokl. Acad. Sci. USSR. 1990. - V. 310, № 5. - P. 1245-1248.

83. TasevE., Delacretaz G.P., and WoesteL.H. Drilling in human enamel and dentin with lasers: a comparative study // Proc. SPIE. Laser Surgery: Advanced Characterization, Therapeutics, and Systems II. 1990. - V. 1200. - P. 437-445.

84. Анисимов С.И., Лукьянчук Б.С. Избранные задачи теории лазерной абляции // Успехи физических наук. 2002. - № 3. - С. 301-332.

85. Venugopalan V., Nishioka N.S., Mikic В.В. The effect of laser parameters on the zone of thermal injury produced by laser ablation of biological tissue // J. Biomech. Eng. 1994. - V. 116, № 1. - P. 62-70.

86. VogelA., Venugopolan V. Mechanisms of pulsed laser ablation of biological tissues / Chem. Rev. 2003. - V. 103, № 2. - P. 577-644.

87. Пушкарева A.E. Методы математического моделирования в оптике биоткани. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. - 103 с.

88. Keller U., Hibst R. Er:YAG laser effects on oral hard and soft tissues in: Lasers in Dentistry / Ed. Miserendino L.J., PickR.M. Quintessence Publishing, 1995. -P. 161-172.

89. Позин M.E. Технология минеральных солей Часть 2. Л.: Изд-во Химия, 1974.-767 с.

90. Altshuler G.B., Belikov A.V., Erofeev A.V., Egorov V.I. Simulation of laser destruction of hard tooth tissues // Proc. SPIE. Dental Applications of Lasers. 1993. -V. 2080. - P. 10-19.

91. Altshuler G.B., Anderson R.R., MansteinD., Zenzie H.H., Smirnov M.Z. Extended theory of selective photothermolysis // Lasers Surg. Med. -2001. -V. 29, №5.-P. 416-432.

92. Zolotarev V.M., Mikhilov B.A., Alperovich L.L., Popov S.I. Dispersion and absorption of liquid water in the infrared and radio regions of the spectrum // Optics and Spectroscopy. 1969. - V. 27. - P. 430-432.

93. Беликов A.B., Мороз Б.Т., Федотов Д.Ю., Кретцер Ю.Л. Изучение соотношения Са/Р в интактной и кариозной эмали и дентине зубов послевоздействия YAG: Ег лазерным излучением // Научно-практический журнал Институт Стоматологии. 2008. - №1 (38). - С. 110.

94. Альтшулер Г.Б., Беликов А.В., Храмов В.Ю. Когерентная и силовая оптика в биологии и медицине. Учебно-методическое пособие. СПб: СПбГИТМО(ТУ), 1998. - 74 с.

95. Беликов А.В. Исследование взаимодействия интенсивного лазерного излучения с твердыми тканями организма человека: автореф. дисс. канд. ф-м. наук. СПб, 1993.

96. Laufer G, Haber S. Numerical analysis of the thermochemical tooth damage indused by laser radiation // J. Biomech. Eng. 1985. -V. 107, №3.- P. 234-239.

97. Беляев H.M., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности: 4.1.,2. М.: Высшая Школа, 1982. 327 с.

98. Keller U., HibstR. Heat effect of pulsed YAG:Er laser radiation // Proc. SPIE. Laser Surgery: Advanced Characterization, Therapeutics, and Systems II.- 1990. V. 1200. - P. 379-386.

99. Беликов A.B., СкрипникА.В. Лазерные биомедицинские технологии (часть 2). Учебное пособие. Спб: СПБГУИТМО, 2009. - 100 с.

100. Stopp S., SvejdarD., KienlinE., Deppe Н., Lueth Т. A new approach for creating defined geometriesby navigated laser ablation based on volumetric 3-D data // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2008. - V. 55, № 7. -P. 1872-1880.

101. Jennett E., Motamedi M., Rastegar S., Frederickson C., Arcoria C., Powers E. Dye-enhanced ablation of enamel by pulsed lasers // J. Dent. Res. 1994. - V. 73, № 12. - P. 1841-1847.

102. Таблицы физических величин / под ред. И.К. Кикоин. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

103. Santin M. Strategies in regenerative medicine: Integrating biology with materials design. Springer Science, Business Media, 2009. - 506 p.

104. Imthiaz N. Comparison of hydroxyapatite and dental enamel for testing shear bond strengths // Australian Orthodontic Journal. 2008. - № 24. - P. 15-20.

105. MullerR., Patsalis T. Shear and tensile strength of hydroxyapatite coating under loading conditions // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 1997. -V. 116. -P. 334-337.

106. Сопротивление материалов. Учебник для вузов / под ред. Г.С. Писаренко. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. - 696 с.

107. Леонова JI.А. Термодинамика образования гидроксиапатита // В мире научных открытий. 2010. - № 4. - С. 18-21.

108. Sobol Е. Phase transformations and ablation in laser-treated solids. -NY: Willey, 1995. -332 p.

109. Incropera F.P., DeWittD.P. Fundamentals of heat and mass transfer. Fourth ed. New York: John Wiley & Sons, 1996. - 886 p.

110. Rodriguez G.P., Arenas A.C., Munoz Hernandez R.A., Stolik S., OreaA.C., Sinencio F.S. Measurement of thermal diffusivity of bone, hydroxyapatite and metals for biomedical application // Analytical Sciences. Special Issue. -2001. V. 17.-P. 357-360.

111. Vila Verde A., Ramos M.M.D. Mechanical and thermal response of enamel to IR radiation a Finite Element mesoscopic model. - Braga: Departamento de Fisica, 2005.

112. Fried D., Ashouri N., Breunig Т., Shori R. Mechanism of water augmentation during IR laser ablation of dental enamel // Laser Surg Med. 2002. - V. 31, № 3. -P. 186-193.

113. Fried D., Zuerlein M., Featherstone J.D.B., Seka W.D., Mc. Cormack S.M. IR laser ablation of dental enamel: mechanistic dependence on the primary absorber // Appl. Surf. Sci. 1997. - V. 128. - P. 852-856.

114. Боровский E.B. Леонтьев B.K. Биология полости рта. -Н.Новгород: Изд-во НГМА, 2001. 304 с.

115. Петрович Ю.А., Леонтьев В.К., Десятниченко К.С. Функционально-молекулярная модель строения эмали зуба // Стоматология. 1979. - Т. 58, №. 1. - С. 70-75.

116. БульбакТ.А., Сокол Э.В., Данилова И.Г. ИК-спектроскопия диффузионного отражения обоснование корректности методики // Электр, науч.-инф. журн. Вестник ОГГГГНРАН. -2000. - Т. 2, №2(12). URL: http://web.rU/conf/khitariada/2-2000.2/mineral2.pdf.

117. Bachman L., Diebolder R., Hibst R., Zezell D.M. Infrared absorption bands of enamel and dentine tissues from human and bovine teeth // Appl. Spect. Rev. -2003,- V. 38, № l.-P. 1-14.

118. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1991. 536 с.

119. Antunes A., de Rossi W., Zezell D.M. Spectroscopic alterations on enamel and dentin after nanosecond Nd:YAG laser irradiation Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectroscv // Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectroscv. 2006. -V. 64, №5.-P. 1142-1146.

120. Featherstone J.D.P. Caries detection and prevention with laser energy // Dental clinics of North America. 2000. - V. 44, № 4. - P. 955-969.

121. Courrol L.C., Zezell D.M., SamadR.E., Gomes L. Spectroscopic study of ejected dental tissue after Er:YAG laser ablation // Journal of Luminescence. 2003. - V. 102-103. - P. 96-100.

122. MajaronB., Lukac M. Thermo-mechanical laser ablation of hard dental tissues: an overview of effects, regimes, and models // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry V. 1999. - V. 3593. - P. 184-195.

123. Jacques S.L., Prahl S.A. Modeling optical and thermal distribution in tissue during laser irradiation // Laser Surg, and Med. 1987. - V. 6, № 6. - P. 494-503.

124. Sagi A., Segal Т., DaganJ.A. Numerical model for temperature distribution and thermal damage calculation in teeth // Math. Bioscience. 1984. - V. 71, № 1. -P. 1-17.

125. Keller U., Hibst R. Ultrastructural changes of enamel and dentin following YAG:Er laser radiation on teeth // Proc. SPIE. Laser Surgery: Advanced Characterization, Therapeutics, and Systems II. 1990. -Vol.1200. -P. 408-415.

126. Сладков A.M. Карбин третья аллотропная форма углерода. -М.: Наука, 2003. - 152 с.

127. Kudryavtsev Yu.P., Evsyukov S.E., GusevaB., Babaev G., Khvostov V.V. Carbyne the third allotropic form of carbon // Russian Chemical Bulletin.- 1993. V. 42, № з. p. 399-413.

128. ЖукА.З., Бородина Т.И., Милявский B.B., Фортов В.E. Ударно-волновой синтез карбина из графита // Доклады академии наук. 2000. -Т. 370, № 3. - С. 328-331.

129. Altshuler G.B., Belikov A.V., SlavichekR., TraxlerM., Hilgers D.C., Boutoussov D.M. Conditioning of tooth enamel surface by radiation of Nd: YAG and Ho:YAG lasers // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers III. 1995.- V. 2623. P. 169-178.

130. Altshuler G.B., AndreevD.S., Belikov A.V., Erofeev A.V., Vitiaz I.V. Spectral response of hard dental tissues to pulsed laser action // Proc. SPIE.- 1993,-V. 2080.-P. 88-96.

131. Pirri A., SchlierR., NorthamD. Momentum transfer and plasma formation above a surface with a high-power C02 laser // Appl. Phys. Lett. 1972. -V. 21, №3,-P. 79-81.

132. Барчуков А.И., Бунин Ф.В., Конов В.И., Прохоров A.M. Низкопороговый пробой воздуха вблизи мишени излучением СОг-лазера и связанный с ним высокий импульс отдачи // Письма в ЖЭТФ. 1973. - Т. 17, № 8. - С. 413-416.

133. Демтрёдер В. Лазерная спектроскопия. Основные принципы и техника эксперимента; пер. с англ. М.: Наука, 1985. - 607 с.

134. Altshuler G.B., Belikov A.V., Boiko K.N., Erofeev A.V., Vitiaz I.V. Acoustic response of hard dental tissues to pulsed laser action // Proc. SPIE. Dental Applications of Lasers. 1993. - V. 2080. - P. 97-103.

135. Belikov A.V., Novikov A.G., ScrypnikA.V. Identification of enamel and dentin under tooth laser treatment // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers III. 1995. -V. 2623. - P. 109-116.

136. Беликов А.В., Воронцов В.В., Ерофеев А.В., Иванов Н.В., ЛорицМ.В., Мурзин А.Г., Скрипник А.В. Акустический мониторинг лазерного разрушения твердых биотканей // Оптический журнал. 1998. - Т. 65, № 10. -С. 97-101.

137. LiZ.-Z., Code J.E., and Van De Merwe W.P. Er:YAG Laser Ablation of enamel and dentin of human teeth: determination of ablation rates at various fluences and pulse repetition rates // Lasers Surg. Med. 1992. -V. 12, №6.- P. 625-630.

138. Fried D., Featherstone J.D.B., Visuri S.R., SekaW., Walsh J.T. The caries inhibition potential of Er:YAG and Er:YSGG laser radiation // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry II. 1996. - V. 2672. - P. 73-78.

139. Зазулевская Л.Я. Перспективы использования энергии эрбиевого лазера в стоматологии // Тезисы докладов школы-семинара "Лазерная техника и лазерная медицина". Хабаровск, 1989 г.

140. Wigdor Н.А., AbtE., Ashrafi S., Walsh J.T. The effect of lasers on dental hard tissues // JADA. 1993. - V. 124, № 2. - P. 65-70.

141. Bell A.G. Upon the production of sound by radiant energy // Philos. Mag. and J. Sci. 1881. - V. 60, № 71. - P. 510-528.

142. Black R.B. Application and evaluation of air abrasive technics // JADA.- 1955. -P 50, № 4. P. 408-414.

143. ШманевВ.А. Шулепов А.П., Мещеряков А.В. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД. -М.: Машиностроение, 1995. 144 с.

144. Аскарьян Г.А., Мороз Е.М. Давление при испарении вещества в луче радиации // Письма в ЖЭТФ. 1962. - Т. 43, № 12. - С. 2319-2321.

145. Weeks R.W., Duley W.W. Aerosol-particle sizes from light emission during excitation by TEA C02 laser pulses // J. Appl. Phys. 1974. - V. 45, № 10. -P. 4661-4662.

146. Аскарьян Г.А., Рабинович M.C, Савченко M.M, Степанов B.K., Студенов В.Б. Светореактивное ускорение макрочастиц вещества // Письма в ЖЭТФ. 1967. - Т.5, № 8. - С. 258-260.

147. Пришивалко А.П. Оптические и тепловые поля внутри светорассеивающих частиц. Минск: Наука и техника, 1983. - 190 с.

148. Беликов А.В. Динамика твердых макрочастиц, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // Научно-технический вестник. 2004. - № 15. - С. 19-23.

149. Беликов А.В. Разрушение композитных материалов под действием частиц, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // Научно-технический вестник. 2004. - № 15. - С. 27-30.

150. Беликов А.В. Исследование динамики частиц А1203, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // Журнал Технической Физики. 2005. - Т. 75, № 5. - С. 137-139.

151. Altshuler G.B., Belikov А.V., Erofeev A.V., SamR.C. Optimum regimes of laser destruction of human tooth enamel and dentin // Proc. SPIE. Lasers in Orthopedic, Dental and Veterinary Medicine. 1993. - V. 1880. - P. 101-107.

152. JelinkovaH., DostalovaT., Dolezalova L., KrejsaO., Hamal K., KubelkaJ., Prochazka S. Comparison of preparation speed of Er:YAG laser and conventional drilling machine // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry III. 1997. -V. 2973. -P. 2-10.

153. Christensen G. Cavity preparation: cutting or air abrasion? // JADA. 1996.- V. 127, № 11. P. 1651-1654.

154. Берри Л., Мейсон Б., Дитрих Р. Минералогия. M.: Мир, 1987. - 407 с.

155. Method for treating materials, especially biological tissues, using light induction and device for realizing the same: Pat. W09937363 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 29.07.99.

156. Берлин А.А., Басин B.E. Основы адгезии полимеров. M.: Химия, 1974.- 392 с.

157. La W.-H. A comparison of bond strengths following treatment with Er:YAG laser and phosphoric acid // International Congress Series. -2003. -V. 1248. -P. 51-59.

158. Gardner A.K., Staninec M., Fried D. The influence of surface roughness on the bond strength of composite to dental hard tissues after Er:YAG laser irradiation // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry XI. 2005. - V. 5687. - P. 144-150.

159. Le C.Q., Staninec M., Fried D. The Influence of Pulse Duration on the Bond Strength of Dentin to Composite after Er:YAG Laser Irradiation // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry XI. 2005. - V. 5687. - P 151-156.

160. Fujitani M., HarimaT., Shintani H. Does Er:YAG or C02 laser ablation of dentin affect the adhesive properties of resin bonding systems? // International Congress Series. 2003. - V. 1248. - P. 161-166.

161. HibstR., Keller U. Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances. 2. Light microscopic and SEM investigation // Laser Surg. Med. 1989. - V. 9, № 4. - P. 345-351.

162. Беликов A.B., Приходько K.B. Основные направления развития лазерных медицинских систем с обратными связями // Изв. вузов. Приборостроение. 2001. - Т. 44, № 6. - С. 36-41.

163. Ерофеев А.В., Ильясов И.К., Приходько К.В. Термооптическая обратная связь в контактном Но-лазерном скальпеле // Письма в ЖТФ. 1995. - Т. 21, № 1.-С. 80-84.

164. Altshuler G.B., Erofeev A.V., Ilyasov I.K., Prikhodko C.V. Local fibre tip's temperature monitoring for the Ho:YAG contact laser scalpel // Proc. SPIE. Medical Applications of Lasers II. 1994. - V. 2327. - P. 181-187.

165. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. -M.: Энергия, 1978. -С. 129.

166. Cilesiz I., Tomsen S., Welch A.J. Controlled temperature tissue fusion: argon laser welding of rate intestine in vivo // Lasers Surg. Med. 1997. - V. 21, № 3. - P. 269-277.

167. Устройство для обработки материалов (преимущественно биологических) лазерным излучением (варианты). Пат. РФ №2142831 / Беликов А.В., Ерофеев А.В., Судьенков Ю.В.; приоритет 09.02.98; дата выдачи 20.12.99.

168. Tissue differentiating and laser-control process and device for treating hard dental tissue by laser pulses / Altshuler G.B., Belikov A.V., ErofeevA.V.; appl. number PCT/AT1995/000073, publ. number W095/27446, publ. date 19.10.95.

169. Device for use in the laser treatment of biological tissue (variants thereof) / Altshuler G.B.; appl. number PCT/RU1995/000211, publ. number W0/1996/025979, publ. date 28.08.96.

170. ЮревичВ.И., Судьенков Ю.В. Измерение коэффициентов поглощения селенида цинка бесконтактным фототермоакустическим методом // Изв. РАН. 1993. - Т. 57, № 12. - С. 160-166.

171. Кременчугский JI.C., РойцинаО.В. Пироэлектрические приемники излучения. Киев: Наук, думка, 1979. - 378 с.

172. Беликов А.В., Ерофеев А.В., Синельник Ю.А., Судьенков Ю.В. Исследование особенностей регистрации акустической волны в жидкости с помощью волоконного пьезодатчика / Письма в ЖТФ. 1997. - Т. 23, № 3. - С. 54-58.

173. Беликов А.В., Ерофеев А.В., Скрипник А.В., Синельник Ю.А., Судьенков Ю.В. Новый волоконный акустический датчик лазерной энергии / Письма в ЖТФ. 1997. - Т. 23, № 3. - С. 59-63.

174. Dederich D.N., BushickR.D. Lasers in dentistry: Separating science from hype // JADA. 2004. - V. 135, № 2. - P. 204-212.

175. Coluzzi D.J. Lasers in dentistry — wonderful instruments or expensive toys? // International Congress Series. 2003. - V. 1248. - P. 83-90.

176. Harris D.M., Fried D. Pulsed Nd:YAG laser selective ablation of surface enamel caries: I. Photoacoustic response and FTIR spectroscopy // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry VI. 2000. - V. 3910. P. 164-170.

177. YamamotoH., Sato K. Prevention of dental caries by Nd:YAG laser irradiation // J. Dent. Res. 1980. - V. 59 (Dil). - P. 2171-2177.

178. KamiyamaK. Basic and clinical research in the prevention of dental caries using the Nd:YAG laser // Proc. of the 4-th International Congress on Lasers in Dentistry. 1994. - P. 19-28.

179. Matsumoto K., NakamuraY., Mazeki K., KimuraY. Clinical dental application of Er.YAG laser for Class V cavity preparation // Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery. 1996. - V. 14, № 3. - P. 123-127.

180. Apel C., Schäfer С., Gutknecht N. Demineralization of Er: YAG and Er, Cr: YSGG laser-prepared enamel cavities in vitro // Caries Research. 2003.- V. 37, № 1. P. 34-37.

181. Dostalova Т., JelikovaH., Nemec M., SulkJ., Myiagi M. Er: YAG laser ablation: 5-11 years prospective study // Proc. SPIE. Lasers in Dentistry XI.- 2005. V. 5687.-P. 63-68.

182. Mount G.L. Минимальная интервенция в стоматологии. Препарирование полостей // Новое в стоматологии. 2005. - №3. - С. 68-74.

183. Altshuler G.B., Belikov A.V., Erofeev A.V., Scrypnik A.V. Research of hard tooth tissue acoustic response under contact YAG:Er laser radiation processing // Proc. SPIE. Laser Applications in Medicine and Dentistry. 1996. -V. 2922. - P. 228-232.

184. Оптическая система. Пат. РФ RU2152631C1 / Беликов А.В., Ерофеев А.В., Селиванов В.Л., Артамонов Н.И., Гримм В.А.; приоритет 11.03.98, опубликован 10.07.00.

185. Belikov A.V., Feldchtein F.I. New method for Intrinsic Whitening of Vital Teeth using Er,Cr:YSGG Laser Microperforation: First In vivo Cases // Proc. of Academy of Laser Dentistry 16th Annual Conference, April 22-25 2009. Las Vegas, Nevada, 2009.

186. Беликов A.B., Пушкарева A.B., Скрипник A.B., Струнина T.B., Шатилова К.В. Лазерное текстурирование поверхностей материалов // Изв. Вузов. Приборостроение. 2010. - Т. 53, № 4. - С. 52-56.