АППАРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В
современных лазерных технологий
Целью данного цикла из двух статей является истинная оценка возможностей лазерных технологий в работе с кожей и обзор сочетания различных лазерных методик для достижения максимального результата. Первый тематический блок будет посвящен обзору абляционных методов воздействия полным лазерным лучом
44
основные ïîíÿòèÿ ëàçåðíîé ìåäèöèíû Классификация лазерных воздействий строится на различии эффектов, возникающих в тканях-мишенях, при взаимодействии лазерной энергии и биологической ткани. В основе процесса лежат два эффекта: селективный и гомогенный фототермолиз. Селективный фототермолиз – физическое явление преимущественного поглощения лазерной энергии одной тканью-мишенью. Поглощение другими тканями-мишенями минимально и не оказывает воздействия на конечный медицинский эффект. Гомогенный фототермолиз – физическое явление, при котором лазерная энергия в определенных пропорциях распределяется между двумя и более тканями-мишенями. Глубина оптического проникновения – способность каждой длины волны проникать в ткани на определенную глубину. Величина обратна поглощению. Чем выше поглощение, тем меньше проникновение. Длина волны. Лазерный свет можно рассматривать как периодические волны энергии, перемещающиеся в пространстве. Длина волны означает физическое расстояние между пиками последовательных волн в лазерном луче. Типичные длины волн медицинских лазеров: 1064 нм (ближняя инфракрасная область спектра), 2940 нм (средняя инфракрасная область спектра) и так далее. Для человеческого глаза видимыми являются только длины волн лазера между 400 нм и 700 нм Мощность (Вт). Мощность лазера – это скорость, с которой лазер генерирует энергию. Мощность лазера величиной 1 Ватт означает, что 1 Джоуль энергии излучается за 1 секунду. Частота повторения – частота (Гц). Медицинские лазеры обычно функционируют в режиме испускания периодических импульсов. Лазерные импульсы испускаются через определенные промежутки времени. Например, 10 импульсов в секунду. Для обозначения частоты повторения импульсов в секунду в основном употребляется термин «Герц» (Гц). Длительность импульса (мкс или мс). Длительность импульса и ширина импульса – это синонимы, которые отражают протяженность лазерного импульса во времени, то есть время, в течение которого лазер фактически испускает энергию. Измеряется в микро- или миллисекундах. Энергия импульса (Дж). Обозначает лучистую энергию лазерного импульса. Энергия импульса, в отличие от мощности импульса, не зависит от частоты повторения. Энергия импульса, измеряемая в Джоулях, является наиболее часто используемым параметром. Пиковая мощность (Вт). Обозначает уровень мощности в течение отдельного лазерного импульса. Пиковая мощность = Энергия импульса: Длительность импульса. Для лазера, работающего в импульсном режиме с энергией импульса 1 Дж и длительностью импульса 100 мкс, пиковая мощность равна 10 Вт. 2 ’2011
АППАРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Размер пятна (мм). Размер пятна лазерного луча означает диаметр лазерного луча на целевом объекте. Изменяя размер пятна лазерного луча при сохранении энергии лазерного импульса постоянной, можно существенно изменить плотность потока энергии и, таким образом, повлиять на основной механизм воздействия лазерной энергии на ткани (нагревание, абляцию, вапоризацию). Плотность энергии (Дж/см2). Плотность потока означает количество лазерной энергии, доставляемой на единицу площади. Другое название – доза энергии или плотность энергии. Плотность потока = Энергия : Площадь. Другими словами, при сохранении всех прочих параметров постоянными плотность потока увеличивается, если уменьшается размер пятна. Плотность потока не зависит от размера пятна, частоты и даже от времени обработки. Плотность потока – это очень полезный параметр для определения общих характеристик процедуры лечения. Время тепловой релаксации (TRT). Время, за которое ткань-мишень рассеивает 63% тепловой энергии в окружающие ткани и структуры. При условии контакта лазерного луча и ткани значительно меньше времени тепловой релаксации, ткань-мишень может быть разрушена с минимальным, с практической точки зрения, отсутствующим повреждением окружающих тканей. Суммарные медицинские эффекты, которые возникают в тканях, зависят от длины волны лазерного излучения (выбор ткани-мишени, глубина оптического проникновения, коэффициент рассеивания), времени контакта лазерной энергии и ткани (длительность импульса), времени тепловой релаксации (TRT) и плотности энергии. «Медицинская работа» лазерной системы может быть абляционной (разрушение поверхностных слоев кожи) и неабляционной (нагрев и, возможно, разрушение тканей-мишеней без повреждения поверхностных слоев кожи).
абляционные ëàçåðíûå ð âîçäåéñòâèÿ ä ïîëíûì ëó÷îì ó (êëàññè÷åñêèå ìåòîäèêè)
Рисунок 1. Общая классификация лазерных методик, основанных на фототермолизе
браны, так как это приводит в послеоперационном периоде к появлению этапа эпителизации и, соответственно, к опасности образования рубца. Удаление дермальных невусов и другие вмешательства глубже базальной мембраны следует считать процедурой, проводимой по медицинским показаниям, и оценивать результат работы необходимо, основываясь на канонах общей медицины, а не эстетической дерматокосметологии. Основная задача всех методик – изменение рельефа кожи, создание ровной поверхности с оптимизированными светоотражающими свойствами. Методики могут быть «маскирующими» или фактически выравнивающими, общее у всех методик одно – всю существующую кожную поверхность свести в единое светоотражающее поле. В настоящее время для работы по плоскости полным лазерным лучом активно используются три длины волны лазерного излучения, реализующие в тканях эффект селективного фототермолиза: 2940 нм, 2780 нм, 10600 нм. Особенности поглощения по воде данных длин волн отражены на графике (рис. 1), а эффекты, возниРисунок 2. Эффекты, возникающие в тканях при воздействии лазерного луча
Для реализации абляционных методик (большое количество методик шлифовки кожи, рубцовой ткани, удаления мягкотканых образований), как правило, применяются лазерные системы, генерирующие длины волн, селективно поглощаемые по воде (Er:YAG, ErCr:YSGG,CO2 лазеры). Основной механизм работы – селективный фототермолиз. Работа полным лучом применяется для плоскостных воздействий. К ним целесообразно отнести лазерные пилинги (глубина воздействия до 50 мкм), эстетические шлифовки (глубина воздействия до базальной мембраны) и лазерные дермабразии (глубина воздействия заходит за базальную мембрану), а также все виды удалений мягкотканых образований и все виды шлифовок рубцовой ткани. В эстетической медицине не применяются методики, приводящие к обширному разрушению базальной мемKOSMETIK INTERNATIONAL JOURNAL
45
АППАРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рисунок 3. Зависимость глубины воздействия от длины волны
кающие в тканях, представлены на рисунке 2. Анализ данных графиков позволяет однозначно доказать, что Er:YAG лазер имеет минимальную глубину оптического проникновения (и соответственно абляции) 5 мкм, ErCr:YSGG- 15 мкм и СО2лазер – 50 мкм. Увеличение глубины оптического проникновения за счет ухудшения поглощения по воде приводит к возрастанию зоны коагуляции (рис. 3). Минимальная зона коагуляции у Er:YAG лазера – 5 мкм, максимальная у СО2 лазера – 30 мкм. Таким образом, не вызывает сомнений, что Er:YAG лазер – наиболее безопасный и управляемый лазер для работы на поверхности кожи. Глубина абляции для Er:YAG почти прямолинейно зависит от плотности энергии лазерного потока. Для практической деятельности очень удобно воспользоваться следующей формулой расчета глубины абляции Er:YAG лазера: 1 Дж/см2 = 4 мкм абляции. Глубина коагуляции, которая сопровождает любое действие лазера, зависит от плотности энергии и длительность импульса (рис. 4, 5). На графиках показаны зависимости глубины коагуляции от флюенса и длительности импульса.
спектр ïðèìåíåíèÿ Обобщая все вышеизложенное, можно выделить три вида абляционных воздействий.
46
«Холодная» абляция – физическое явление испарения мягких тканей на глубину оптического проникновения лазера и минимальной (7 мкм) зоной коагуляции. «Теплая» абляцияя – физическое явление испарения мягких тканей и зоной коагуляции до 15 мкм. «Горячая» абляцияя – физическое явление испарения мягких тканей и зоной коагуляции до 30 мкм. Применение различных видов абляции существенно расширяет спектр оказываемых услуг. Так, например, «холодная» абляция используется для реализации технологий холодного пилинга, сверхточных шлифовок рубцовой ткани, прецизионном удалении мягкотканых образований. Реализация методик ранних повторных шлифовок рубцовой ткани, повторных пилингов, «маскирующих» шлифовок также основывается на холодной абляции. Практическое отсутствие коагуляционного повреждения нижележащих слоев ткани уменьшает период реабилитации до 3-5 дней и существенно увеличивает эстетический результат процедуры. «Теплая» абляция применяется для проведения эстетических шлифовок и быстрого удаления большого объема мягких тканей, рубцовой ткани. «Горячая» абляция позволяет проводить процедуры горячего пилинга с сохранением абляционного компонента на глубине до 50 мкм и нижележащего слоя коагуляционного повреждения на глубину
до 70 мкм. Прогрев поверхностных слоев дермы за счет диффузного распространения тепла приводит к сокращению площади кожного лоскута. Абляционное повреждение на глубине 50 мкм позволяет сохранить короткий период реабилитации, свойственный поверхностным вмешательствам, коагуляционный компонент дает существенно выраженный эффект сокращения площади кожи. «Горячая» абляция активно применяется для удалений различных мягкотканых образований за счет появления эффекта коагуляции сосудов (ранее подобный эффект описывался только для СО2 лазера). Необходимо четко понимать, что распространение тепла в тканях – двухэтапный процесс. В период непосредственного контакта лазерного луча и ткани возникает абляционное повреждение и зона коагуляции, дальнейшее распространение тепла в объеме тканей является проявлением косвенного нагрева. В случае, когда время контакта лазерного луча и ткани меньше времени тепловой релаксации тканей на определенной глубине, ткани испаряются, и косвенный нагрев практически отсутствует. При увеличении длительности импульса и времени тепловой релаксации ткань-мишень начинает отдавать тепло в окружающие ткани еще в период контакта лазерного луча и ткани. Чем больше длительность импульса, тем больше присутствует косвенный нагрев. В случае использования низких значений плотности энергии, разрушения ткани-мишени может не произойти, а количество рассеянного в тканях тепла может стать достаточным для проведения определенного вида «медицинских работ». Для Er:YAG лазеров существуют точные цифры плотности энергии, абляционносоответствующие коагуляционной работе лазера. Так, например, для Er:YAG лазера с прямоугольной формой импульса (VSP-технология) флюенс от 0 до 0,8 Дж/см2 – коагуляционный режим. От 0,8-2,5 Дж/см2 – сочетание абляции с коагуляцией, использование 2 ’2011
АППАРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
флюенса более 2,5 Дж/см2 – чисто абляционный режим с минимизацией зоны коагуляции 5-7 мкм. Использование сверхдлинных пакетных импульсов у Er:YAG лазеров (0,25 с) при флюенсе от 0,8-2,5 Дж/см2 позволило получить неабляционный коагуляционный режим, который дает быстрое и эффективное сокращение площади кожного лоскута и разглаживания морщин без нарушения целостности эпидермиса. Процедура экспрессомоложения (Smooth режим) не имеет периода реабилитации и дает сокращение площади конечного лоскута до 15%. На 2-3 сутки возникает несоответствие между сократившейся площадью кожи и площадью ороговевшего эпителия, который не может сократиться – в результате возникает крупнопластинчатое шелушение, которое дает эффект пилинга, то есть изменение светоотражения кожи. Следовое тепло при подобных процедурах находится на глубине около 400 мкм. Таким образом, универсальным и многофункциональным лазером для работы по поверхности кожи следует признать Er:YAG лазер с изменяемой длительностью импульса. Данный лазер способен реализовывать любые методики работы от холодной до горячей абляции, проводить неабляционные коагулирующие методики, то есть он работает как эксклюзивный Er:YAG при использовании ультракоротких и сверхдлинных пакетных импульсов, а при использовании длинных импульсов – как СО2 лазер. Преимущества работы полным лучом по плоскости понятны всем, тщательно изучены и широко используются в практической работе.
Рисунки 4 и 5. Измерение глубины коагуляции в зависимости от плотности энергии и длительности импульса
рельефа поверхности кожи, создания единой светоотражающей поверхности, сокращения площади кожного лоскута. В зависимости от длины волны и технических особенностей лазерной системы, процедуры могут проводиться в режимах холодной, теплой и горячей абляции. Технология эффективна при однократном применении. Возможно раннее повторное при-
менение холодных поверхностных (глубина 50 мкм) методик. Всегда присутствует послеоперационный период от 3 до 15 дней. Применяется как самостоятельная технология и в комплексных программах. В следующем номере будут рассмотрены абляционные технологии работы фракционным лазерным лучом и неабляционные методики.
Людмила Ефимова – врачдерматокосметолог, методист ГК «СпортМедИмпорт», эксперт МПКО (Россия, Санкт-Петербург)
Леонид Спокойный – руководитель направления лазерной медицины ГК «СпортМедИмпорт» (Россия, Санкт-Петербург)
выводы Абляционные технологии – инструмент для формирования светоотражающей плоскости на любой глубине выше базальной мембраны. Применяются для всех видов шлифовки кожи, удаления мягкотканых образований, шлифовки рубцовой ткани. Выраженный эффект омоложения связан с изменением KOSMETIK INTERNATIONAL JOURNAL
47