Morgunblaðið - 09.09.1986, Blaðsíða 24

24 MORGUNBLAÐIÐ, ÞRIÐJUDAGUR 9. SEPTEMBER 1986
VÍSINDI/Sverrir Ólafsson
Notkun leysigeisla
í læknisfræði
Rúmlega 25 ár eru liðin frá því
Theodore H. Maimann byggði
fyrsta leysinn í „Huges Research
Laboratories" í Kalifomíu. Síðan
hefur leysirinn verið þróaður gífur-
lega og gegnir í dag mikilvægu
hlutverki á mörgum sviðum tækni
og vísinda.
í hugum margra tengist leysir
hárfínum ljósgeisla sem borað getur
gat á demanta og þykkar stálplöt-
ur. Öðrum verður hugsað til þeirra
risaleysa sem verið er að þróa í
tengslum við „stjömustríðsáætlun"
Bandaríkjanna. Víða um heim vinna
aðrir vísindamenn að hönnun leysa
sem ætlað er „heilbrigðara" hlut-
verk, en það er að lækna sjúka af
meinsemdum sem hingað til hafa
verið (og eru enn) illviðráðanlegar
og leggja árlega að velli milljónir
manna um allan heim.
Frá upphafi bundu menn miklar
vonir við hagnýta möguleika leysis-
ins á sviði læknisfræðinnar. Sumar
þessara vona hafa margfalt betur
en ræst, en minna hefur orðið úr
öðrum.
Hvítt ljós
Orkumagn atóma getur einungis
tekið ákveðin skömmtuð gildi sem
ákvarðast af „sveifluástandi" (þ.e.
orkuástandi) rafeinda þess. Undir
venjulegum kringumstæðum hefur
atómið tilhneigingu til að dvelja í
ástandi lægstrar orku, en hægt er
að örva það með rafsegulgeislun
af ákveðinni tíðni. Örvað atóm send-
ir fljótlega frá sér upptekna orku á
formi ljóseinda (þ.e. ljóss). Hvenær
frágeislun á sér stað er ómögulegt
að segja um, þar sem slíkur ferill
er tölfræðilegs eðlis.
Venjulegur ljósgjafi (t.d. Ijósa-
pera) hefur að geyma mikinn fjölda
örvaðra atóma, sem á mjög óreglu-
legan hátt og óháð hvert öðru senda
frá sér ljóseindir. Ljósið saman-
stendur því af óreglulega mynduð-
um þáttum sem búa yfir
mismunandi bylgjulengdum. Fasi
(þ.e. taktur) og stefna hinna ein-
stöku bylgjuþátta eru einnig mjög
mismunandi.
Hvað er leysir?
Grundvöllur leysisins byggist á
eftirfarandi staðreynd. Ef rafsegul-
geislun af ákveðinni bylgjulengd
skellur á örvuðu atómi, þvingar hún
það til að senda frá sér alla um-
framorku á formi ljósgeislunar.
Geislun þessi nefnist „þvinguð frá-
geislun" en hún býr yfír sömu orku
og innfallsgeislunin og sveiflast í
takt við hana. Örvað atóm virkar
því sem „magnari" á geislun af
ákveðinni bylgjulengd. Ef mikill
flöldi atóma er á örvuðu ástandi,
getur pífurleg geislamögnun átt sér
stað og því myndast aflmikill geisli
sem samanstendur af „samsveif-
landi“ þáttum jafnrar bylgjulengd-
ar. Það er á þennan hátt sem
leysigeisli verður til, en bylgjulengd
hans er háð því hvaða efni er notað
til ljósmyndunarinnar.
Kostir leysigeisla
Þar sem leysigeisli samanstendur
af samhliða bylgjuþáttum sem hafa
jafna bylgjulengd er auðvelt að leiða
hann eftir ljósleiðurum og sjón-
pípum sem notaðar eru til skoðunar
á ýmsum innri hlutum líkamans.
Það eru einnig þessir sérstöku eig-
inleikar leysigeislans sem skýra þá
staðreynd að einungis ákveðnir vef-
ir gleypa hann á meðan aðrir hleypa
honum óáreittum í gegn. Hægt er
Theodore H. Maimann með
fyrsta leysinn
því að nota leysigeisla til skurðað-
gerða á ákveðnum hluta líffæris án
þess að skadda annan hluta sama
líffæris. Dæmi um þetta er hinn
blágræni geisli „argon-jóna-leysis-
ins“ sem farið getur í gegnum
augað án þess að skaða nokkurn
hluta þess nema sjónhúðina (ret-
ina).
Áhrif leysigeisla á
lífrænt efni
Víxlverkan leysigeisla við lífrænt
efni er háð afli og bylgjulengd geisl-
ans svo og samsetningu efnisins.
Það eru þessi þættir sem ákvarða
hvort lífrænn vefur gleypir geisl-
ann, hleypir honum óáreittum í
gegn eða einungis breytir stefnu
hans. Þeir vefír sem gleypa geislann
geta orðið fyrir skaðrænum áhrifum
af völdum hans. Þegar um gleypna
vefí er að ræða minnkar geisla-
magnið verulega eftir því sem fjær
dregur yfírborði vefsins, en drif
geislans er háð bylgjulengd hans
og samsetningu vefsins. Innan
ákveðinnar dýptar sk. „hvarfdýpt-
ar“ gætir áhrifa geislans ekki
lengur.
Vegna samstefnu og samsveiflu
allra bylgjuþátta leysisins er orka
geislans samanþjöppuð á mjög lítið
svæði rúms. Leysigeisli getur búið
yfír tíuþúsundmilljón sinnum meiri
orkuþéttleika en sólarljósið við yfír-
borð jarðarinnar.
Skemmd lífræns efnis af völdum
leysigeisla kemur til af þeirri stað-
reynd að efnið hitnar gífurlega í
snertipunkti geislans. Hversu mikil
skemmdin verður er háð heildar-
orku geislans og þeim tíma sem
vefurinn gleypir orkuna á. Því
skemmri sem tíminn er því meiri
verða skemmdimar. Ef vefurinn
gleypir staðbundið mikla orku á
stuttum tíma nær hitinn ekki að
ieiða út í vefínn og vex því mjög.
I geislapunktinum getur hitinn
farið langt upp fyrir 100°C. Nálæg-
ar frumur soðna því og bókstaflega
gufa upp. Ferill þessi nefnist því
„ljósgufun". Fjær geislapunktinum
hitnar vefurinn iðulega upp í 60—
90°C. Við þetta hitastig storknar
eggjahvítuefni fmmanna, sem
harðna og skreppa saman. Sagt er
að fmmurnar „ljósharðni". Það er
þessi ljóshersla sem myndar ör við
skurðinn.
Notkun leysis til
augnlækninga
Strax eftir uppgötvun leysisins
var ljóst að möguleikar hans til
skurðlækninga vom miklir. Notkun
leysigeisla innan auglæknisfræð-
innar hefur tíðkast um margra ára
skeið og gefíð góðan árangur.
Myndin sýnir langan, uppvafinn
Ijósleiðara sem skín af ljósi því
sem leitt er eftir honum.
Leysigeislar eru notaðir til að eyða æxlum sem hindra eðlilegt flæði
lofts til lungnanna. Litla myndin sýnir slíkt tilfelli fyrir og eftir
meðhöndlun.
Myndin sýnir „leysibekk" í „National Physical Laboratory“ sem staðsett er rétt utan við London.
Þekktust er notkun argon-jóna-
leysisins við meðhöndlun á sjúk-
dómum augans sem tengjast
sykursýki. Sjónhúð sykursjúkra er
iðulega vannærð með súreftii. Aug-
að reynir að bæta úr þessari neyð
og stuðlar að vexti nýrra háræða í
auganu. Slíkt rýrir gagnsæi augans
og leiðir til sjóndepra og jafnvel
blindu. Til að hindra að slíkt geti
gerst nota augnlæknar ljós úr arg-
on-jóna-leysi til að ljósherða ytri
og síður mikilvægar fmmur sjón-
húðarinnar. Slíkt minnkar heildar-
þörf sjónhúðarinnar fyrir súrefni
og getur því stöðvað vöxt til við-
bótar háræða innan augans. Aðgerð
þessi minnkar að vísu sjónarsvið
sjúklingsins, en dregur stómm úr
líkunum á því að hann verði blindur.
Annað dæmi um notkun leysis í
augnlæknisfræði er meðhöndlun
sjúklinga sem augasteinninn hefur
verið fjarlægður úr. Þegar slík að-
gerð er framkvæmd er stundum
hluti þess vefs sem augasteinninn
var festur við skilinn eftir. Slíkt
hefur ákveðna kosti í för með sér
en þó þann ókost að vefurinn sem
var skilinn eftir getur orðið ógegn-
sær og rýrt vemlega það ljósmagn
sem nær að örva sjónhúðina. Undir
slíkum kringumstæðum er hægt að
nota orkuskammtaðan „neodym-
YAG“ leysi til að brenna gat á hinn
ógegnsæja vef og bæta stómm sjón
hins sjúka.
Leysir og f ita í æðum
Ýmsir læknar og vísindamenn
binda miklar vonir við notkun leysa
til meðhöndlunar á fitustífluðum
æðum og æðakölkun. Engar áreið-
Valbrá hefur að geyma mikinn blóðrauða (hemoglobin) sem gleypir
blágrænt ljós argon-jóna-leysisins. Ljós þetta hefur því verið notað
til að fjarlægja þessa rauðbláu fæðingarbletti.
anlegar aðferðir em þekktar sem
læknað geta fitustíflu í æðum, sem
getur orðið svo alvarleg að grípa
verður til aflimunar til að bjarga
sjúklingnum. Burt séð frá öllum
óþægindum fyrir viðkomandi er slík
aðgerð og öll eftirmeðhöndlun dýr,
auk þess sem hún kostar samfélag-
ið mikið í tapi á vinnuafli.
Nýlegar athuganir benda til að
nota megi leysigeisla til að eyða
aðsettri fitu án þess að skemma
nærliggjandi æðaveggi. Helsta
vandamálið er að koma leysigeisl-
anum inn í æðamar þar sem fitan
hefur safnast fyrir.
Starfshópar vísindamanna og
lækna í Bandaríkjunum og í Evrópu
vinna að þróun hárfínna „ljósnála“
sem ætlað er að leiða leysigeislann
inn í æðamar. Áætlað er að hefja
tilraunir á sjúklingum á Englandi
fljótlega.
Leysir í stað
uppskurðar
Hægt er að leiða leysigeisla eftir
Ijósleiðara sem festur er við sjón-
pípu, en hún er notuð til athugana
á ýmsum innri hlutum líkamans,
s.s. maga og endaþarmi. Einn ljós-