Научная тема: «ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТВЕРДЫЕ БИОТКАНИ»
Специальность: 01.04.05
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  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÷150 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.
Список опубликованных работ
1.Altshuler G.B., Belikov A.V., Erofeev AV. Laser treatment of enamel and dentine by different Er-lasers // Proc. SPIE. - 1994. - V. 2128. - P. 273-281.

2.Altshuler G.B, Belikov A.V., Gagarskiy S.V., Erofeev A.V., Parakhuda S.E. Peculiarities of temporal structure of erbium lasers // Proc. SPIE. - 1994. -V. 1984.-P. 190-200.

3.Беликов А.В., Сандуленко А.В., Скрипник А.В., Ткачук А.М. Исследование абляции твердых тканей зуба человека излучением YAG:Cr,Tm,Er лазера (^=2.69 мкм) // Письма в ЖТФ. - 1995. - T. 21, № 2. -C. 11-16.

4.Беликов А.В., Ерофеев А.В., Скрипник А.В. Особенности теплового отклика пульпы при лазерной обработке эмали и дентина // Письма в ЖТФ. - 1995. - T. 21, № 9. - C. 32-36.

5.Беликов А.В., Мороз Б.Т., Скрипник А.В. Исследование активности бактерий в продуктах лазерного разрушения эмали и дентина зуба человека // Стоматология. - 1995. - № 6. - C. 32-34.

6.Altshuler G.B., Belikov A.V., Slavichek R., Traxler M., Hilgers D.C, Boutoussov D.M. Comparative research of processing of tooth root canals by Nd:YAG and Ho:YAG laser emission // Proc. SPIE. -1995. -V. 2623. -P. 155-163

7.Altshuler G.B., Belikov A.V., Slavichek R., Traxler M., Hilgers D.C, Boutoussov D.M. Conditioning of tooth enamel surface by radiation of Nd: YAG and Ho: YAG lasers // Proc. SPIE. - 1995. - V. 2623. - P. 169-178.

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

9.Belikov A.V., Skrypnik A.V., Novikov A.G. Identification of enamel and dentin under tooth laser treatment // Proc. SPIE. - 1995. - V. 2623. - P. 109-116.

10.Альтшулер Г.Б., Беликов А.В., Скрипник А.В., Гъдев З.И., Ерофеев А.В., Кичайкина Н. А. Исследование акустического сигнала при обработке эмали и дентина зуба человека субмиллисекундными импульсами YSGG:Cr;Er лазера // Изв. вузов. Приборостроение. - 1996., - T. 39, № 2. - C. 13-20. 11.Altshuler G.B., Belikov A.V., Skrypnik A.V., Erofeev A.V. Research of hard tooth tissue acoustic response under contact YAG: Er laser radiation processing // Proc. SPIE. - 1996. - V. 2922. - P. 228-232.

12.Altshuler G.B., Belikov A.V., Moroz B.T., Pavlovskaya I.V. Investigation of IR absorption spectra of oral cavity bacteria // Proc. SPIE. - 1996. - V. 2922. -P. 113-118.

13.Беликов А.В., Ерофеев А.В., Синельник Ю.А., Суденков Ю.В. Исследование особенностей регистрации акустической волны в жидкости

с помощью волоконного пьезодатчика // Письма в ЖТФ. - 1997. - T, 23.№ 3. - C. 54-58.

14.Альтшулер Г.Б., Беликов А.В., Скрипник А.В., Ерофеев А.В., Волков С.А., Карасёв В.Б. Влияние водяного орошения на эффективность лазерного удаления твёрдых тканей зуба человека // Журнал "Конверсия". -1997.-T. 10.-C. 66-67.

15.Беликов А.В., Ерофеев А.В., Скрипник А.В., Синельник Ю.А., Суденков Ю.В. Новый волоконный акустический датчик лазерной энергии // Письма в ЖТФ. - 1997. - T. 23, № 3. - C. 59-63.

16.Способ обработки твердых тканей зуба лазерным излучением и устройство для его осуществления: Пат. №2089126 РФ / Альтшулер Г.Б., Беликов А.В., Ерофеев А.В.; приоритет 11.04.94; дата выдачи 10.09.97.

17.Altshuler G.B., Belikov A.V., Skrypnik A. V., Baline V.N., Gook A.S., Kropotov S.P., Selivanov V.L. Results of clinical application of YAG: Er laser in dentistry // Proc. SPIE. - 1998. - V. 3564. - P. 194-196.

18.Belikov A.V., Ermolayeva L.A., Vlasova S.N., Sinelnik YA. Improvement of marginal adaptation of composite restorations by means of YAG:Nd laser radiation // Proc. SPIE. - 1998. - V. 3564. - P. 201-203.

19.Беликов А.В., Воронцов В.В., Ерофеев А.В., Иванов Н.В., Лориц М.В., Мурзин А.Г., Скрипник А.В. Акустический мониторинг лазерного разрушения твердых биотканей // Оптический журнал. -1998. -T. 65, №10.-C.97-101.

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

21.Altshuler G.B., Belikov A.V., Chernavin I.I. A comparison of three methods for the diagnosis of sound, stained, and carious dentine: conventional, mechanico-acoustic, and laser-acoustic methods // Journal of Clinical Laser Medicine and Surgery. - 1999. - V. 17, № 3. - P. 115-119.

22.Belikov A.V., Prikhodko C.V. YAG:Nd3+ and YAG:Ho3+ submillisecond laser pulse interaction with biological tissues and study of laser-induced thermo-optical signals induced thermo-optical signals // Proc. SPIE. - 2000. - V. 4241. - P. 54-57.

23.Method for treating materials, especially biological tissues, using light induction and device for realizing the same: Pat. EP00976421A1 / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 02.02.00.

24.Altshuler G.B., Belikov A.V., Sinelnik Y.A. A Laser-Abrasive Method for the Cutting of Enamel and Dentin // Lasers in Surgery and Medicine. -2001. - V. 28. - P. 435-444.

25.Беликов А.В., Приходько К.В. Основные направления развития лазерных медицинских систем с обратными связями // Изв. Вузов. Приборостроение. - 2001. - T. 44, №6. - C. 36-41.

26.Altshuler G.B., Belikov A.V., Skrypnik A.V., Parakhuda S.E., Chernavin I.I. An improved method of Er : YAG laser treatment of hard dental tissue // Proc. of International Congress Series: Lasers in Dentistry, Revolution of Dental Treatment in the New Millennium. - 2003. - V. 1248. - P. 127-129.

27.Беликов А.В., Приходько КВ., Смолянская О.А., Протасов В.А. Температурная динамика оптических свойств липидов in vitro // Оптический Журнал. - 2003. - T. 70, № 11. - C.55-58.

28.Беликов А.В. Динамика твердых макрочастиц, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Теория и практика современных технологий. -2004.-№ 15.-C. 19-23.

29.Беликов А.В., Скрипник А.В. Термостимулированная диффузия пищевых кислот гидроксилапатите // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Теория и практика современных технологий. - 2004. - № 15. - C. 23-27.

30.Беликов А.В. Разрушение композитных материалов под действием частиц, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Теория и практика современных технологий. - 2004. - № 15. - C. 27-30.

31.Беликов А.В., Скрипник А.В. Лазер-кислотный способ удаления зуба эмали человека // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Исследование в области физики и оптики. - 2005. - № 18. - C. 10-14.

32.Беликов А.В. Исследование динамики частиц Al2O3, ускоренных в поле субмиллисекундного импульса YAG:Er лазера // ЖТФ. - 2005. - Т. 75, № 5. - C. 137-139.

33.Беликов А.В., Карасёв В.Б., Назаров В.В., Приходько КВ., Скрипник А.В., Солунин А.А., Хлопонин Л.В., Храмов В.Ю. Исследование особенностей взаимодействия оптического излучения с элементами лазерных систем и биологическим объектами. // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Актуальные проблемы современных оптико-информационных систем и технологий. -2005. -№ 21. - С. 65-75.

34.Беликов А.В., Карасёв В.Б., Пушкарева А.Е., Скрипник А.В., Тихонов СВ., Чуйко В.А. Исследование взаимодействия оптического излучения с элементами лазерных систем и биологическими объектами. Лазерная модификация поверхности эмали зуба человека // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО: Фундаментальные и прикладные исследования информационных систем и технологий. - 2006. - № 30. - С. 56-64.

35.Oral appliance with heat transfer mechanism: Pat. CA2589817 (Al) /Altshuler G.B., Belikov A.V., Erofeev A.V; 15.06.06.

36.Device for the therapeutic and cosmetic photo-processing of biological tissue and method for using the same: Pat. US7097656 (Bl) / Acopov L.L, Belikov A.V., Birjuchinsky S.B., Inochkin M.V.; 29.08.06.

37.Method and apparatus for tooth rejuvenation and hard tissue modification: Pat. US2007160958 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 12.07.07.

38.Dermatological treatment device: Pat. EP1858588 (A2) / Altshuler G.В., Belikov A.V., Erofeev A.V., O’Shea Liam, Yaroslavsky I.; 28.11.07.

39.Беликов А.В., Карасёв В.Б., Пушкарёва А.Е., Скрипник А.В., Смирнов М.З., Овчаренко Я.С, Храмов В.Ю. Оптимизация воздействия лазерного излучения на мягкие биоткани // Оптический журнал. - 2008. -Т. 75, № 1.-С. 11-14.

40.Беликов А.В., Мороз Б.Т., Федотов Д.Ю., Кретцер Ю.Л. Изучение соотношения Са/Р в интактной и кариозной эмали и дентине зубов после воздействия YAG: Er лазерным излучением // Научно-практический журнал Институт Стоматологии. - 2008. - №1 (38). - С. ПО.

41.Method and apparatus for processing hard material: Pat. US2008003536 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 03.01.08.

42.Method and apparatus for processing hard material: Pat. US2008021441 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 24.01.08.

43.Method and apparatus for processing hard material: Pat. AT410965 (T) / Altshuler G.B., Belikov A.V.; 15.10.08.

44.Method and apparatus for treatment of solid material including hard tissue: Pat. US2008262577 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V., Khramov V.Y.; 23.10.08.

45.Method and apparatus for tooth rejuvenation and hard tissue modification: Pat. US2008280260 (Al) / Altshuler G.B., Belikov A.V., Grishin V.V.; 13.11.08.

46.Belikov A.V., Skrypnik A.V., Zholobova E.P. Comparative study of human hard tooth tissues removal efficiency by Er-laser pulses with different temporal structure // Proc. SPIE. - 2008. - V. 6791. - P. 67910U-1-67910U-7.

47.Беликов А.В., Мороз Б.Т., Федотов Д.Ю., Шатилова КВ., Кретцер Ю.Л. Исследование влияния лазерного излучения на диффузию Ca и P в твердые ткани зуба // Научно-практический журнал Институт Стоматологии. - 2009. - № 3 (44). - C. 80.

48.Беликов А.В., Жолобова Е.П., Скрипник А.В., Струнина Т.В. Исследование эффективности разрушения эмали зуба человека одномодовым излучением YAG: Er лазера // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2009. - №02 (60). - C. 51-58.

49.Belikov A.V., Skrypnik A.V., Shatilova K.V. YAG: Er laser texturing of human teeth hard tissue surface // Proc. SPIE. - 2010. - V. 7547. - P. 754705-1-754705-6.

50.Беликов А.В., Пушкарева А.В., Скрипник А.В., Струнина Т.В., Шатилова К.В. Лазерное текстурирование поверхностей материалов // Изв. вузов. Приборостроение. - 2010. - T. 53, № 4. - C. 52-56.

51.Беликов А.В., Скрипник А.В., Шатилова К.В. Исследование динамики спектров поглощения эмали и дентина зуба человека при нагреве и абляции излучением субмиллисекундных импульсов эрбиевого лазера с длиной волны генерации 2.79 мкм // Оптика и спектроскопия. -2010. -T. 109, №2. -C. 241-246.

52. Беликов А.В., Храмов В.Ю. Перспективы развития инновационных направлений исследований в области лазерных систем и биомедицинских оптических технологий // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2010. - № 5 (69). - C. 110-114.

53. Беликов А.В., Скрипник А.В., Струнина Т.В., Шатилова КВ. Исследование процессов воздействия оптического излучения на биологические ткани и элементы лазерных систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2011. - № 4 (74). - C. 107-112.