Дерматологический косметологический лазер на красителях

2. Лазерная хирургия сегодня.

2.1. Дерматологический косметологический лазер на красителях

Для лечения дерматологических заболевании и косметологических дефектов кожи, связанных с ее гиперпигментацией, используется лазерное излучение в диапазоне длин волн 418 - 600 нм.

Рис.2. Спектры поглощения меланина 1 и оксигемоглобина 2

В данном диапазоне основным механизмом удаления пигментных образований является термодеструкция пигментного пятна. Сюда можно отнести излучение лазеров на углекислом газе, лазеров на алюминий-иттриевом гранате и аргоновых лазеров, успех применения которых очень сильно зависит от опыта хирурга. Производя сильное термическое повреждение не только больных, но и окружающих здоровых тканей, излучение этих лазеров вызывает болезненные ощущения, что и приводит к необходимости в местной анестезии. Более того, из-за сильного нагрева тканей могут появиться ожоги II - III степени, в результате которых у 10 - 20% пациентов остаются рубцы.

Рис.3. Блок-схема лазерной установки (БП-блок поджига; З1,З2-зеркала резонатора; Л-лампы; К-кювета с красителем; РК-разрядный контур; ИП-источник питания; ВОС-волоконно-оптическая система доставки излучения)

Излучение с длинами волн менее 500 нм сильно поглощается не только оксигемоглобином, но и меланином, что приводит к перегреву кожного покрова. Поэтому перспективна работа с излучением в диапазоне длин волн 575 - 585 нм, где имеется максимум поглощения оксигемоглобина и уже значительно снижено поглощение меланина, что делает режим облучения более щадящим

Разработанный лазер точно настраивается на желтую линию (577 нм) и имеет следующую конструкцию: лазерная головка-квантрон содержит четыре линейные лампы-вспышки и кювету с красителем. Для формирования импульса накачки нужной формы и длительности используется не электрическое, а световое смещение, что приводит к значительному упрощению схемы накачки, использованию более низких напряжений, уменьшению габаритов. Для питания ламп используются источники питания напряжением 2 - 4 кВ. Каждая лампа имеет свой разрядный контур, связанный с другими через зарядные сопротивления

Рис.4. Электрическая схема разрядных контуров

Смешивание световых импульсов от каждой схемы-накачки позволило сформировать требуемую форму и длительность импульса накачки, т.е. за задний и передний фронты импульса отвечают разные лампы. Крутой передний фронт обеспечивает высокий КПД, а нарастающая вершина - компенсацию наводимых потерь триплетного поглощения и термооптической разъюстировки.

Рис.5. Форма и длительность импульсов света накачки 1 и импульсов генерации 2

Форма импульсов приведена на рис.5, на котором видно, что удалось получить импульс генерации длительностью 100 мкс с энергией генерации 2 Дж. Такие параметры вполне удовлетворяют требованиям к лазеру для фототермолиза. На кривой 2 виден глубокий провал на вершине. Этот провал объясняется развитием термооптических искажений в кювете. В настоящее время ведется работа по поиску конструкции резонатора, позволяющего уменьшить термооптические искажения. В целях уменьшения этих искажений лампы с попарно одинаковыми контурами размещены диаметрально противоположно относительно кюветы с красителем. Кювета и каждая лампа омываются охлаждающей водой, причем в целях уменьшения градиента температур потоки красителя и охлаждающей воды проходят через общий теплообменник.

В качестве красителя используется родамин 6Ж, излучение которого лежит в интервале 570 - 590 нм.

Волоконно-оптическая система доставки излучения состоит из трех основных элементов: системы сопряжения с лазером, оптического волокна и системы сканирования.

Система сопряжения содержит набор линз, позволяющих ввести излучение лазера в оптическое волокно. Так как проведенные ранее исследования показали, что при переоблучении или при пропуске некоторой области после лечения может появиться крапчатость, было решено использовать в качестве выходного устройства не ручной манипулятор типа «светового пера», а сканирующее устройство (в простейшем случае механическое).

Устройство состоит из держателя «лазерного пера», которое непосредственно контактирует с кожей. Механизм двухкоординатного сканирования позволяет перемещать «перо» в пределах квадрата со стороной 2 мм с точностью 0,5 мм. Таким образом, повреждение может быть покрыто мозаичным образом в соответствии со схемой лечения без переоблучения или недооблучения и качество лечения гарантируется независимо от опыта оператора.

Одно из основных преимуществ данной лазерной установки состоит в возможности выбора длины волны, которая хорошо поглощается поврежденными тканями при незначительном воздействии на окружающие здоровые ткани. Импульсный режим работы способствует ограничению воздействия тепловых эффектов в области повреждения.

В результате высокой селективности поглощения после обработки повреждения сохраняется нормальная структура и окраска кожи, рубцов не остается. Из-за локализации термического воздействия в обрабатываемом участке пациент практически не испытывает боли и можно обойтись без анестезии.

Другим важным фактором, определяющим механизм взаимодействия лазерного излучения с кожей, является длительность импульса генерации. Для достижения термолиза пигмента необходимо иметь температуру 70 - 80°С. Если длительность лазерного импульса мала по сравнению с временем релаксации тепловой энергии в объекте, то в верхних слоях кожи может достигаться значительно большая температура, что приводит к испарению, т.е. повреждению, верхнего слоя кожи. Большая длительность импульса приводит к распространению тепла в окружающие ткани, что вызывает их перегрев и приводит к коагуляционному некрозу. Экспериментально было получено, что времена релаксации для поглощающих объектов размером 10 - 100 мкм составляют 100 - 200 мкс. Данная лазерная установка позволяет увеличить длительность импульса генерации до 400 мкс.

В связи с тем, что для достижения терапевтического эффекта необходимо преодолеть некоторый энергетический порог, третьим важным фактором, влияющим на взаимодействие излучения с биологическими тканями, является плотность энергии. Удовлетворительные результаты устранения косметических дефектов излучением лазера на красителях наблюдаются при плотностях мощности 4 - 8 Дж/см². Однако во избежание повреждений курс лечения разбивается на несколько процедур.

Таким образом, разработанный макет лазерной установки может использоваться для лечения дерматологических заболеваний и устранения косметологических дефектов кожи, связанных с ее гиперпигментацией, а применение светового смешивания вместо электрического значительно упрощает схему накачки и позволяет уменьшить габариты установки.