يُعد الليزر أحد الأدوات الحيوية في التطبيقات الطبية والعلاجية، من الجراحة الدقيقة إلى العلاج الضوئي. لفهم فعالية الليزر داخل الجسم، من الضروري دراسة تفاعله مع الأنسجة، ولا سيما ظاهرة التشتّت. على عكس الامتصاص الذي يحول طاقة الفوتون مباشرة إلى حرارة، لا يؤدي التشتّت إلى فقدان الطاقة الحرارية مباشرة، بل يغير اتجاه الفوتون داخل النسيج. هذه الخاصية تؤثر بشكل مباشر على توزيع الطاقة وعمق اختراق الليزر.
آليات التشتّت في الأنسجة
تشتّت ريليه (Rayleigh Scattering)
يحدث هذا النوع من التشتّت عندما يتفاعل الفوتون مع جسيمات أصغر بكثير من طول موجته، مثل الجزيئات الصغيرة.
يزداد التشتّت بشكل كبير مع الأطوال الموجية الأقصر؛ لذلك يتشتّت الضوء الأزرق أكثر من الأحمر.
هذه الخاصية تفسر، على سبيل المثال، لون السماء الأزرق نتيجة تشتّت ضوء الشمس القصير الموجة في الغلاف الجوي.
تشتّت مي (Mie Scattering)
يحدث عندما يتفاعل الفوتون مع جسيمات بحجم مشابه لطول الموجة أو أكبر، مثل الميتوكوندريا أو نوى الخلايا وألياف الكولاجين.
يعتمد تشتّت مي على الطول الموجي بشكل أقل مقارنة بريليه.
يتميز باتجاهية عالية؛ أي أن الفوتونات غالبًا ما تظل في اتجاه قريب من اتجاهها الأصلي، لكنه لا يزال يؤدي إلى توزيع طاقة الليزر.
تأثير التشتّت على التطبيقات الطبية
تقليل عمق الاختراق
عندما تتشتّت الفوتونات، يزداد طول مسارها داخل النسيج قبل أن تمتص أو تخرج، مما يقلل من العمق الفعال الذي يمكن أن يصل إليه الليزر بطاقة كافية.
انتشار الطاقة داخل النسيج
التشتّت يوزع الطاقة على مساحة أكبر، وهو أمر مفيد في بعض التطبيقات مثل العلاج الضوئي، ولكنه يقلل من الدقة في القطع الجراحي أو التطبيقات الدقيقة الأخرى.
التأثيرات الجانبية غير المرغوبة
الفوتونات المتشتتة يمكن أن تصل إلى مناطق غير مستهدفة، ما يزيد من حجم التلف الحراري الجانبي.
تأثير لون البشرة
تحتوي البشرة الداكنة على مستويات أعلى من الميلانين، الذي يمتص ويشتّت الضوء بشكل أكبر، مما يقلل من اختراق الليزر ويؤثر على فعاليته في بعض الإجراءات الطبية.
الخلاصة
يُعد تشتّت الليزر في الأنسجة عاملاً أساسيًا يحدد توزيع الطاقة وعمق الاختراق والدقة العلاجية. فهم الفرق بين تشتّت ريليه وتشتّت مي، ومعرفة تأثيره على الفوتونات، يساعد الأطباء والباحثين على اختيار الطول الموجي المناسب، شدة الليزر، وتقنيات العلاج الأمثل لكل نوع من الأنسجة. التحكم في التشتّت هو خطوة أساسية لتقليل التأثيرات الجانبية وزيادة فعالية الليزر في التطبيقات الطبية.
جامعة المستقبل الجامعه الاولى في العراق