О лазерахКосметологические лазеры, хирургия, лазерная терапия: о лазерах на нашем сайте
История изобретения лазера началась в 1916 году, когда Альберт Энштейн создал теорию взаимодействия излучения с веществом, где прослеживалась мысль о возможности создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. В 1928 году, Ланденбург, сформулировал условия обнаружения индуцированного излучения, отметив, что для этого необходимо специальное избирательное возбуждение квантовой системы. В 1955 году Николай Басов и Александр Прохоров разработали квантовый генератор - усилитель микроволн с помощью индуцированного излучения, активной средой которого является аммиак. А в 1958 году Александр Прохоров использовал для создания лазера резонатор Фабри-Перо, представляющий собой два параллельных зеркала, одно из которых полупрозрачно. В 1960 г., американский физик Теодор Мейман, основываясь на работах Н.Басова, А.Прохорова и Ч.Таунса, сконструировал первый лазер на рубине с длиной волны в 0,69 мкм. В том же году доктор Леон Голдман впервые использовал рубиновый лазер для разрушения волосяных фолликулов. Революционные достижения лазерных технологий не могли не затронуть отрасли эстетической медицины и в 1964 году был изобретён лазер на диоксиде углерода (СО2 - лазер) для хирургических целей. С этого момента лазерная косметология стала развиваться большими темпами. В 1983 г. Андерсон и Парриш предложили метод селективного фототермолиза, который основан на способности биотканей избирательно поглощать световое излучение определенной длины волны, что приводит к их локальной деструкции. При поглощении основными хромофорами кожи — водой, гемоглобином или меланином — электромагнитная энергия лазерного излучения преобразуется в тепло, что вызывает нагрев и коагуляцию хромофоров. При этом одновременно происходит охлаждение нагретого участка ткани за счет теплопроводности, т. е. тепло переходит от более теплого участка к более холодному. Таким образом, для того чтобы преобразовавшаяся тепловая энергия накапливалась исключительно в выбранном для разрушения хромофоре, активный нагрев мишени должен происходить быстрее, чем ее пассивное охлаждение. Важно учитывать спектр поглощения и время термической релаксации (ВТР) мишени. Каждый хромофор имеет свой строго определенный спектр поглощения и своё ВТР. Поскольку в коже содержится комбинация биологических структур с различными спектрами поглощения, то свет практически любой длины волны будет поглощен разными хромофорами, но с разной степенью интенсивности. При этом важно, насколько глубоко излучение успеет проникнуть, и какие структуры кожи поглотят его с большей эффективностью.
Слово лазер является сокращением от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, т.е. усиление света путем вынужденной эмиссии излучения. Существуют лазеры с длинами волн от ультрафиолетовых до инфракрасных, а мощность лазеров может варьироваться от нескольких долей милливатта для медицинских применений до киловатт – для лазеров, применяемых в промышленности.
Лазер состоит из источника энергии (механизм «накачки), активной среды и системы зеркал (резонатора). 
Источником энергии может быть электрический разрядник, импульсная или дуговая лампа, другой лазер, химическая реакция и т.д. Активной средой может быть газ (углекислый, аргон, криптон) или смесь газов (гелий-неон или ксенон хлор), жидкость (краситель), пары металла (медь, золото), твёрдые тела (кристаллы, стекло), полупроводники и др. С практической точки зрения лазер – это источник света, который испускает узкий пучок света. Этот пучок света имеет определенную длину волны и распространяется с маленькой расходимостью. Внутри лазера энергия возбуждает «активную среду», которая излучает энергию в виде света. Активная среда содержит большее количество атомов в возбужденном состоянии, чем атомов с более низким уровнем энергии. Световая волна формируется, когда атом из "возбужденного" состояния, где он содержит определенное количество энергии, переходит в другое состояние с меньшим количеством энергии. Различие в энергии между двумя уровнями соответствует энергии испускаемой волны. Гигантское количество атомов излучают согласованно, в результате возникает внутренне упорядоченный световой поток. Это есть когерентный свет. Излучённая активной средой световая волна с определённой энергией отражается от зеркал (резонатор) и опять возвращается в активную среду снова возбуждая всё новые атомы. Это лавиноподобный, продолжающийся процесс и световой пучок становится сильнее и сильнее. Волна может отражаться многократно до момента выхода наружу. Обычно используется частично прозрачное зеркало с одной из сторон, чтобы обеспечить выход требуемой части лазерного луча. Оптический резонатор, простейшей формой которого являются два параллельных зеркала, находится вокруг рабочего тела лазера. В более сложных лазерах применяются четыре и более зеркал, образующих резонатор. Качество изготовления и установки этих зеркал является определяющим для качества полученной лазерной системы. В медицинских целях используются, в основном, твердотельные и газовые лазеры. Основные принципы взаимодействия света и биоткани это:
- Отражение, поглощение, рассеяние и пропускание света вглубь кожи
- Нагрев за счет поглощения света
- Ответная реакция биоткани на воздействие
Решающее значение в реакции биоткани на лазерное воздействие имеют следующие параметры лазерного излучения:
- длина волны
- плотность энергии
- длительность экспозиции
Различные составляющие ткани (вода, гемоглобин, пигмент) поглощают излучение различных длин волн в большей или меньшей степени. Поэтому выбор длины волны определяет селективность лазерной процедуры и таким образом обеспечивает избавление от побочных эффектов. Плотность энергии является наиболее важным параметром для получения требуемого терапевтического результата. Поскольку размер пятна квадратично определяет площадь (площадь =p х радиус2), изменение размера пятна намного сильнее влияет на плотность энергии, чем изменение энергии. Помимо плотности энергии и длины волны, глубина термического повреждения также зависит от длительности экспозиции или времени импульса. Для обеспечения быстрой и прецизионной обработки большую роль играют частота следования импульсов и размер рабочего пятна. При выборе наибольшего размера пятна необходимо учитывать, что плотность энергии (энергия, приходящаяся на площадь пятна) должна быть достаточной для получения терапевтического результата. Таким образом, для пространственно ограниченного термического разрушения структуры мишени необходимо выполнение следующих условий:
- длина волны излучения должна соответствовать максимуму поглощения в «мишени»
- длительность импульса примерно равна или меньше времени термической релаксации «мишени»
- плотность энергии достаточно велика для повышения температуры «мишени» до 70оС – 100 оС.
В последние годы создание и модернизация лазеров для эстетической медицины следовало путём удовлетворения этим требованиям. Конечно, квалификация врача и техника проведения лазерной процедуры влияют на клинические и эстетические результаты не меньше, чем выбор адекватных параметров процедуры. Неквалифицированное использование лазерного света может вызывать различные травмы. Самая большая потенциальная опасность существует для человеческого глаза. При неправильном использование лазерных технологий, даже самые низкие уровни энергии способны вызвать необратимые повреждения на сетчатке из-за особенности фокусировки оптической системы глаза. Характер потенциальных повреждений существенно зависит от длины волны лазера. Для того чтобы определить, какие пороговые значения мощности и энергии являются допустимыми, необходимо пройти квалифицированное обучение. Так выглядит сокращённая версия классификации лазерных устройств по степени опасности: Класс 1: Доступная лазерная радиация не опасна. Класс 2: Доступная лазерная радиация ограничена видимым спектром диапазона от 400нм до 700нм. В случае кратковременной экспозиции (до 0.25 с), это неопасно даже для человеческого глаза (срабатывает рефлекс мигания). Класс 3A: Доступная лазерная радиация становится опасной для человеческого глаза, если сечение луча уменьшено оптическими инструментами. Если это не так, испускаемая лазерная радиация не опасна в видимом спектральном диапазоне (от 400нм до 700нм) для кратковременной экспозиции (до 0.25с), и в других спектральных диапазонах также для долговременной экспозиции. Класс 3В: Доступная лазерная радиация опасна для человеческого глаза и в некоторых специфических случаях также для кожи. Класс 4: Доступное лазерное излучение очень опасно для человеческого глаза и опасно для кожи. Даже рассеянное излучение может нести угрозу. Согласно официальным правилам, сегодня для работы с лазером требуется ряд защитных мер. Эти правила (среди других) предписывают следующие меры предосторожности для медицинских лазерных приборов:
- Маркировка лазерной зоны (обычно кабинет, в котором проводится работа с лазером) и лазерного устройства предупреждающими знаками.
- Состояние "ВКЛЮЧЕНО" должно быть ясно видно на лазерном устройстве, и в местах доступа в лазерную зону (предупреждающая лампа).
- Соблюдение инструкций, содержащихся в Руководстве Пользователя и Руководстве по Применению изготовителя; проверка защитных устройств на правильное функционирование перед началом применения лазера.
- Отсутствие отражающих поверхностей в операционной комнате.
- Воспламеняющиеся материалы должны храниться далеко от лазерной зоны, или необходимо принять меры предосторожности, предотвращающие зажигание таких материалов.
- Проверка лазерного устройства, оптических световодов и аппликатора на наличие видимых дефектов.
- Перед включением лазера предупредите всех присутствующих в лазерной зоне о включении аппарата.
- Предотвратите возникновение или распыление огнеопасных газов или паров в лазерной зоне.
- Пользователем, пациентом, персоналом должны быть надеты соответствующие(в зависимости от длины волны) защитные очки . Удостовертесь, что очки находятся в надлежащем состоянии перед тем, как их надеть.
- Обеспечьте эффективное средство вывода образующихся паров (испарений).
- Оберегайте аппликатор (особенно оптические поверхности) от повреждений и загрязнений.
- Используйте только те жидкости и методы для чистки и дезинфекции, которые определены изготовителем.
- Лазер должен быть зафиксирован для предотвращения случайного изменения его положения.
- Ежегодная аттестация персонала по безопасности.
Казалось бы период разработки, создания и клинической апробации медицинских лазеров позади. Однако в наше время лазерная медицина продолжает развиваться мощными темпами, являясь важной отраслью медицины с огромным ресурсом нераскрытых потенциальных возможностей.
|