Устройства охлаждения в лазерной терапии

Устройства и методы охлаждения теперь интегрированы в большинство лазерных систем с целью защиты эпидермиса, уменьшения боли и эритемы и повышения эффективности лазера. В зависимости от используемого метода его можно разделить на контактное и бесконтактное охлаждение. Что касается времени облучения лазером, номенклатура включает предварительное охлаждение, параллельное охлаждение и последующее охлаждение. Выбор охлаждающего устройства продиктован лазерным устройством, личным выбором врача с точки зрения удобства использования, комфорта пациента, ценой и расходами на обслуживание устройства. Мы кратко рассмотрим различные методы охлаждения, используемые в лазерной практике.

Вступление

Основная цель лазерной терапии для пациентов со специфическими дерматозами - максимизировать термическое повреждение целевых хромофоров при минимальном повреждении нормальной кожи. Однако в некоторых случаях пороговая доза падающего лазерного луча для повреждения эпидермиса может быть очень близка к пороговой величине для удаления хромофора, что ставит под сомнение введение высоких доз. Темнокожие пациенты более восприимчивы к этим проблемам из-за повышенного содержания меланина в эпидермисе, который выступает в качестве важного хромофора за лазерную энергию, что приводит к увеличению частоты боли, образования пузырей, рубцов и диспигментации. Метод борьбы с этой проблемой - выборочное охлаждение самых поверхностных слоев кожи. Следует помнить, что поглощение энергии меланином может привести к выделению тепла, но последующее охлаждение эпидермиса должно предотвратить повышение температуры выше пороговой температуры, ответственной за термическое повреждение.

Охлаждение защищает эпидермис, благодаря чему мы можем направлять на кожу лазерные лучи высокой плотности энергии. Это называется «теорией пространственной селективности охлаждения». Чтобы воздействовать на хромофоры в кровеносных сосудах, стволовых клетках, волосяных фолликулах и т. д., необходимо достичь определенной температуры. Однако эта температура значительно повредит эпидермальные кератиноциты и меланоциты. Охлаждающие устройства обеспечивают поддержание более низкой температуры на уровне эпидермиса, но при этом достигают требуемой более высокой температуры на заданном уровне. Это важно для правильного функционирования лазерного луча. Кроме того, охлаждение уменьшит количество отеков, которые часто возникают как осложнение лазерной процедуры. Если быть точным, основной принцип заключается в защите поверхностных слоев кожи от сопутствующих термических повреждений. Это может быть достигнуто за счет конвекции холодного воздуха, контактного охлаждения или криогенного распыления (динамического) охлаждения.

Поскольку охлаждение является основой безопасности пациента и помогает достичь лучших результатов, стало обязательным обеспечение наличия охлаждающего устройства в лазерной установке. В лазерной комнате рекомендуется иметь тележку с охлаждающим устройством (около 2,5 футов на 2,5 фута). Внешние охлаждающие устройства, такие как Zimmer, содержат компрессор, поэтому важно иметь для него отдельную электрическую цепь. Также необходимо предусмотреть кубики льда или пакеты со льдом.

Способы охлаждения

Охлаждение может быть достигнуто до, во время или после лазерной обработки, называемое предварительным охлаждением, параллельным охлаждением и последующим охлаждением соответственно. По методике охлаждение бывает двух типов: контактное и бесконтактное. Контактное может быть достигнуто активными (медь, сапфировые наконечники) или пассивными (лед или гели холода) методами. При контактном охлаждение ткани достигается за счет передачи тепла от кожи к охлаждающему устройству или веществу, помещенному непосредственно на кожу. При пассивном контактном охлаждении устройство отводит тепло с поверхности кожи путем передачи энергии от теплой поверхности кожи к холодному охлаждающему агенту, нагревая агент. Однако при активном контактном охлаждении тепло, передаваемое устройству, активно отводится термоэлектрическими элементами или протекающими жидкими охлаждающими агентами. При бесконтактном охлаждении тепло от тканей активно отводится за счет испарения или конвекции. Бесконтактное охлаждение достигается с помощью криогенного спрея или холодного воздуха.

Контактная охлаждающая головка для кожи

Для этого используются охлаждаемые сапфировые металлические или стеклянные пластины, встроенные в наконечник, лед или охлажденные водные гели. Он применяется на практике уже несколько десятилетий, в основном используется для анестезии при дерматохирургических процедурах. Чтобы предотвратить или уменьшить отек после лазерной процедуры, рекомендуется охладить такие области, как щеки и шея, пакетами со льдом до тех пор, пока не исчезнут боль и / или эритема. Пакет со льдом лучше всего обернуть мягкой тканью и прикладывать на 10-15 мин / час максимум на 4 часа, пока ощущение жжения не исчезнет. Температура поверхности кожи 12 ° C может быть достигнута после 10 секунд охлаждения. Применение пакетов со льдом может быть не очень удобной процедурой, и она лучше всего подходит для больших площадей и в тех случаях, когда метод охлаждения сапфирового наконечника недоступен. Он в основном используется для лечения винных пятен, телеангиэктазии на ногах и удаления волос. Охлаждение кубиков льда - это удобный метод, поскольку кубик льда просто прикладывают к коже на несколько минут. Кроме того, он подходит для любого лазерного устройства, поскольку его либо снимают перед лазерной терапией, либо через него проводят терапию (предварительное или параллельное охлаждение). Однако есть несколько недостатков использования кубиков льда. Врач должен использовать обе руки для проведения терапии, и охлаждение может занять несколько минут, прежде чем можно будет начать лазерное облучение. Производство кубиков льда без пузырьков, необходимых для лазерной терапии, может стать серьезной проблемой. Помимо вышеперечисленных проблем, пациенты могут чувствовать себя некомфортно из-за того, что на их коже течет талая вода. Лед и охлажденные гели можно легко использовать для охлаждения больших участков кожи (объемное охлаждение), хотя в клинической практике это беспорядочно.

Следует отметить, что нанесение водных гелей - наименее эффективный метод. Он включает в себя нанесение стерилизованной одноразовой гидроколлоидной гелевой прокладки (неприлипающих повязок на рану), которую предварительно охлаждают в домашнем холодильнике и помещают в зону лечения. Гелевую подушку охлаждают до 8 ° C. После нанесения температура кожи быстро снижается с 32 ° C до 23,5 ° C в течение 5 секунд, но повышается до 26,5 ° C через 10 секунд и до 27 ° C через 60 секунд, что недостаточно для лазерной обработки. Классические показания для этого устройства - телеангиэктазии на ногах и пятна портвейна. Он может просто пассивно отводить тепло от кожи, что означает, что он не способен обеспечить продолжительное охлаждение. Кроме того, давление и низкие температуры приводят к побледнению нижележащих кровеносных сосудов. В результате этого снижается поглощение энергии гемоглобином, что часто вызывает стойкие поражения. У этого метода есть несколько недостатков. Поражение кожи покрывается подушечкой, что ограничивает обзор области лечения, а гелевая подушечка приводит к расфокусированному лазерному лучу, рассеивая свет, что снижает эффективность лечения. В наши дни этот метод не рекомендуется.

Охлаждение сапфирового наконечника или охлаждение охлаждающего наконечника сейчас доступно в большинстве лазеров. Он предлагает хороший метод охлаждения на протяжении всей процедуры (до, во время и после). Следует отметить, что температура наконечника составляет 4 ° перед выстрелом, 0 ° во время выстрела и еще 4 ° после окончания выстрела. Это наиболее полезно для лечения с более длительными импульсами (> 10 мс). Устройства контактного охлаждения сапфирового наконечника с термоэлектрическими элементами в основном встроены в наконечник, а устройства с жидким охлаждающим агентом съемные и присоединяемые по мере необходимости. Сапфировый наконечник представляет собой одно из самых эффективных охлаждающих устройств. Однако стоимость наконечника, специального лазера, энергозатрат и охлаждающих агентов являются ограничивающими факторами. Кроме того, лечение необходимо проводить вслепую, поскольку охлаждающее устройство непрозрачно и напрямую интегрировано в лазерный наконечник. Помимо более эффективного отвода тепла, активное контактное охлаждение предлагает управляемое вручную сжатие кожи, уменьшая кровоток в поверхностных кровеносных сосудах; следовательно, снижение оксигемоглобина, который является активным хромофором. Кроме того, сжатие кожи приближает более глубокие цели, такие как волосяные фолликулы, к поверхности кожи, таким образом, максимизируя поглощение лазерной энергии, поэтому для нагрева этих целей можно использовать меньшую плотность энергии. Однако эти устройства требуют частой очистки после каждых 5-10 импульсов для удаления мусора, а дезинфекция наконечника между пациентами является обязательной для предотвращения кожных инфекций.

Бесконтактное охлаждение верхней части кожи

Криогенный спрей

Первым устройством для распылительного охлаждения было распыление жидкого азота, которое применялось на расстоянии 20 см от кожи. Кожа охлаждается за счет испарения капель на поверхности. Однако неконтролируемое использование может привести к крионекрозу, а чрезмерное использование может вызвать удушье в периоральной области и в области ноздрей.

Новое охлаждающее устройство, используемое для избирательного охлаждения эпидермиса, - это динамическое охлаждающее устройство (DCD), которое является либо дополнительным устройством, либо встроенным в лазер, где охлаждающим агентом является импульсный криогенный спрей. Встроенное программное обеспечение позволяет пользователю устанавливать параметры распыления DCD и задержки. Криоген распыляется на кожу непосредственно перед лазерным импульсом, что приводит к охлаждению кожи. Это устройство распыляет на кожу непродолжительную струю жидкого криогена непосредственно перед нанесением лазера. Криоген, обычно нетоксичный 1,1,1,2-тетрафторэтан, также известный как R-134a (точка кипения: -26,2 ° C), доставляется запрограммированными импульсами длительностью не более (10-100 мс) с одинаковой временной задержкой между криогенным импульсом и лазерным импульсом. Жидкая двуокись углерода была исследована в ходе испытаний в качестве альтернативы R-134a.

В результате достигается снижение температуры кожи до 5 ° C и -9 ° C. Следует отметить, что достигаемое снижение температуры вдвое ниже, чем температуры, достигаемые методом контактного охлаждения. Это особенно полезно для импульсов длительностью менее 5 мс. Еще одно существенное преимущество DCD заключается в том, что он вызывает избирательное охлаждение. Снижение температуры локализовано примерно на 200 мкм поверхностной ткани. Таким образом, с помощью DCD мы можем безопасно использовать высокие плотности энергии с хорошим запасом прочности. К тому же дискомфорт пациента минимален. Это особенно полезно при лазерной эпиляции, когда необходимо использовать высокую плотность потока энергии. Уменьшение боли значительно у пациентов с более темным типом кожи, что актуально в наших условиях. Кроме того, документально подтверждено, что при увеличении продолжительности выброса DCD при лазерной эпиляции достигается значительное уменьшение боли, особенно у пациентов с V типом. DCD также полезен при лечении родимых пятен портвейна с помощью импульсного лазера на красителе с длиной волны 585 нм.

Самым большим преимуществом использования этого устройства является то, что оно координирует распыление криогенного газа и лазерный импульс в соответствии с указаниями оператора. Он обеспечивает равномерное охлаждение при каждом импульсе и при каждой обработке. Однако при контактном охлаждении снижение температуры зависит от давления, прикладываемого оператором. Спурт, однако, вызывает беспокойство в периоральной, периорбитальной или ноздрейной областях и в редких случаях может привести к удушью. Шипящий звук струи может напугать детей, но с этим легко справиться. Одним из важных недостатков является то, что эффективность DCD снижается при длительности импульса более 10 мсек. В таких случаях во время лазерной обработки необходимы параллельные методы охлаждения, такие как холодный воздух или контактное охлаждение. Кроме того, фторэтан является загрязняющим агентом и может повредить озоновый слой, о чем следует помнить в эпоху глобального потепления и экологических проблем.

Криогенные спреи полезны при работе с лазерами с малой шириной импульса. Охлаждающие жидкости в виде спреев используются как для анестезии, так и для криохирургии. Охлаждение с помощью криогенного спрея (CSC) эффективно для защиты эпидермиса и папиллярной дермы, одновременно обеспечивая фотокоагуляцию глубоких тканей во время облучения лазером Nd: YAG. CSC обеспечивает огромный запас прочности с точки зрения предотвращения повреждения эпидермиса. Этот метод способствует быстрому и пространственно избирательному охлаждению эпидермиса, не влияя на температуру целевого хромофора. Опрыскивание кожи человека криогеном приводит к снижению температуры поверхности до -30 ° C, но температура базального слоя эпидермиса не опускается ниже 0 ° C. Длительность криогенного всплеска и задержка между прекращением струи и лазерным импульсом можно регулировать электронно, что приводит к воспроизводимому охлаждению с предсказуемой пространственной селективностью.

DCD также продемонстрировал многообещающие результаты при лечении воспалительных поражений акне с помощью инфракрасных лучей диодного лазера с длиной волны 1450 нм (14 Дж / см 2). Недавно в инновационном устройстве с радиочастотным лазером на углекислом газе успешно использовалась динамическая система охлаждения со струей холодного воздуха для уменьшения дискомфорта пациента.

Для поверхностных хромофоров (кровеносных сосудов в винном пятне и кожного коллагена при неабляционном омоложении кожи) нам нужен большой температурный градиент на поверхности кожи, который может быть достигнут с помощью CSC с использованием коротких криогенных всплесков и времени задержки. Для более глубоких хромофоров (волосяных фолликулов) может быть разрешено более длительное время охлаждения. Однако сообщалось о гиперпигментации дугообразной формы при криогенном охлаждении кожи.

Zimmer (принудительное охлаждение воздуха)

В отличие от других методов охлаждения (контактное охлаждение, криогенный спрей, пакеты со льдом и т. д.) Zimmer может охлаждать эпидермис до, во время и после воздействия лазерной энергии, при этом не мешая лазерному лучу. Устройство сводит к минимуму боль и термические травмы во время лазерных и дерматологических процедур, а также для временного обезболивания при инъекциях. Он обеспечивает подачу охлажденного воздуха на протяжении всей процедуры и обеспечивает высокий уровень комфорта для пациента. При конвекционном охлаждении температура поверхности кожи снижается примерно до 15 ° C за 8 с. Показания - винные пятна и другие сосудистые поражения, удаление волос и татуировки. Преимущества - совместимость с любым лазерным устройством, неограниченный обзор поражения, а также высокий уровень комфорта как для пациента, так и для врача. К недостаткам можно отнести чувство удушья и риск обморожения при чрезмерном охлаждении. В бесконтактных охлаждающих устройствах последнего поколения используется конвекционный метод охлаждения, обеспечивающий непрерывный поток охлажденного воздуха при -30 ° C с регулируемой скоростью потока, при этом не мешая лазерному лучу. Впервые этот метод был апробирован Raulin et al. в 2000 году и оказался безопасным и недорогим. Фактически, этот метод также не лишен каких-либо побочных эффектов. Повышенная частота поствоспалительной гиперпигментации была продемонстрирована при постоянном охлаждении холодным воздухом.

В заключение

В настоящее время охлаждение является неотъемлемой частью быстро развивающейся области лазерной дерматологической хирургии. Существуют различные методы для достижения того же, которые при правильном выборе могут минимизировать вызванное температурой эпидермальное повреждение, помимо воздействия на целевой хромофор, для которого используется конкретный лазер.