Обзор лазеров для эпиляции: ваш полный гайд

Лазерная хирургия кожных заболеваний, имеющих косметические последствия, выявила глубокие психологические преимущества, которым нет равных при использовании любого другого метода лечения с использованием ножа или без него. Все более сложное понимание биофизики взаимодействия лазера с тканью привело к более эффективному использованию существующей технологии в клинической практике и в то же время помогает физикам добавлять все больше и больше высокоселективных лазерных систем в арсенал эстетической медицины.

В этой статье представлен общий обзор лазеров для кожи и косметологии и обсуждается их текущее клиническое применение с точки зрения пластического хирурга.

Исторические факты

Лазер - это аббревиатура от «Усиление света за счет вынужденного излучения». Вынужденное излучение было основано на квантовой теории излучения Эйнштейна. Первый лазер был произведен Теодором Х. Майманом 7 июля 1960 г. с использованием рубина в качестве лазерной среды, стимулированной с помощью вспышек высокой энергии интенсивного света. Десятилетие 1960-х годов навсегда останется в истории лазеров, поскольку было изобретено более десяти различных лазеров с использованием твердых, газовых, полупроводниковых, а также жидких лазерных сред. Усовершенствование технологии наряду с изобретением новых лазеров продолжается до настоящего времени и будет продолжаться в будущем.

Для оптимального использования требуется глубокое понимание лазеров и источников света. Также для проведения эффективного лазерного лечения необходимо базовое понимание лазерной физики.

Лазерные характеристики

Лазерный свет монохроматический, яркий, однонаправленный и когерентный.

Монохромность

Излучаемые световые волны имеют одинаковую длину волны и энергию. Одна длина волны или узкая полоса излучаемых длин волн позволяет точно нацеливаться на ткань, сохраняя при этом соседние структуры.

Яркость

Излучаемый световой луч чрезвычайно интенсивен и хорошо отцентрирован по углам. Яркость или интенсивность являются одним из важных свойств и могут быть увеличены с помощью таких методов, как импульсы и модуляция добротности, при которых чрезвычайно высокая пиковая мощность может быть доставлена за наносекунды.

Когерентность

Все испускаемые фотоны колеблются в соответствии с фазами как в пространстве, так и во времени. Когерентность - это мера точности формы сигнала. Лазерный луч с высокой степенью когерентности может быть более точно сфокусирован.

Направленность

Все фотоны движутся в направлении Uni. Направленность лазера коррелирует с испусканием чрезвычайно узкого светового луча, который распространяется медленно. Внутри лазерного устройства эффективная коллимация фотонов на узком пути приводит к коэффициенту расходимости примерно 1 мм на каждый пройденный метр. Направленность позволяет фокусировать лазерный луч на очень маленьком размере пятна.

Основная терминология

IPL: интенсивный импульсный свет, при котором пиковая оптическая мощность за импульс достигает 20 000 Вт, достигаемая с помощью конденсаторных батарей. Не все источники яркого света называются IPL, это просто источники света. Длины излучаемых волн обычно находятся в диапазоне от 400 до 1200 нм, а более низкие длины волн могут быть устранены с помощью различных отсекающих фильтров, которые обычно находятся в диапазоне от 515 до 755 нм.

I2PL: Интенсивный импульсный свет второго поколения, в котором устранены длины волн от 900 до 1200 нм.

Хромофор: Хромофор - это материал, либо эндогенный в тканях, либо экзогенный, то есть привнесенный извне, который поглощает волны определенной длины в зависимости от его коэффициента поглощения. Примерами эндогенных хромофоров являются меланин, гемоглобин (оксигемоглобин, дезоксигемоглобин и метгемоглобин), вода, белок, пептидные связи, ароматические аминокислоты, нуклеиновая кислота, урокановая кислота и билирубин. Экзогенные соединения, такие как чернила для татуировок разного цвета, также действуют как хромофоры.

Параметры: параметры - это значения длины волны, плотности энергии, количества импульсов, длительности импульса, задержки импульса, частоты повторения и размера пятна, которые устанавливаются на лазере или системах IPL для лечения определенного состояния.

Лазерная терапия: это процесс лечения поражения или состояния с помощью лазера или света.

Длина волны: расстояние между двумя последующими пиками или впадинами световой волны. Обычно выражается в нанометрах (нанометрах, т. е. 10-9 метров).

Герц (Гц): единица частоты, равная одному циклу в секунду.

Частота (V или f) ∝ (1 / длина волны (Гц)). Следовательно, чем короче длина волны, тем выше частота и чем длиннее длина волны, тем ниже частота.

Фотон: Фотон - элементарная частица, ответственная за электромагнитные явления. Он является переносчиком электромагнитного излучения всех длин волн, в том числе в порядке убывания энергии, гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, видимого света, инфракрасного света, микроволн и радиоволн. Фотон отличается от многих других элементарных частиц, таких как электрон и кварк, тем, что он имеет нулевую массу покоя; следовательно, он движется (в вакууме) со скоростью света.

Энергия: Каждый фотон несет «квант» энергии (E), в результате чего: E = hV (h - постоянная планка). Следовательно:

Короткая длина волны = высокая частота = фотоны высокой энергии

Большая длина волны = низкая частота = фотоны с низкой энергией

Измерения, обычно используемые в лазерных приложениях, включают длину волны, частоту, энергию, плотность энергии, мощность и энергетическую освещенность.

Энергия: энергия измеряется в джоулях (Дж) и пропорциональна количеству фотонов.

Мощность: Мощность - это скорость доставки энергии. Она измеряется в ваттах (Вт), где 1 Вт = 1 Дж / сек.

Плотность энергии: Плотность энергии - это энергия, приходящаяся на единицу площади. Измеряется в Дж / см2.

Освещенность: Энергия освещенности - это мощность на единицу площади. Измеряется в Вт / см2.

Лазерное взаимодействие с тканями

Лазерный луч, попадающий на поверхность кожи, может отражаться, проходить, рассеиваться или поглощаться каждым слоем. Как только лазерный луч падает на кожу, с этого момента мы должны думать о нем не как о свете, а как о непрерывном или импульсном источнике фотонов. Фотон как частица может взаимодействовать с веществом только путем передачи количества энергии. Следовательно, тканевый эффект могут вызывать только поглощенные фотоны. Для поглощения фотона тканью необходим хромофор. Поэтому наша цель - увеличить поглощение фотонов за счет уменьшения их отражения, рассеяния и пропускания.

Передача энергии

Если хромофора нет, то все фотоны пройдут через ткань без какого-либо эффекта. Это полная передача. Поэтому выбор подходящего хромофора в ткани-мишени или рядом с ней является первым важным шагом в лазерной терапии.

Отражение

Отражение происходит на всех поверхностях раздела сред, через которые проходит лазерный луч, таких как оптическое стекло или сапфировый наконечник, воздух, водное желе и поверхность кожи. Например, роговой слой отражает примерно от 4% до 7% видимого света, попадающего на поверхность кожи. Отражение минимизируется либо плотным контактом между лазерной головкой контактных лазеров или световодом системы I2PL и кожей, либо использованием слоя оптически пропускаемого прозрачного желе между ними в случае систем IPL. В случае сфокусированных и коллимированных лучей отражение можно свести к минимуму, удерживая наконечник строго перпендикулярно поверхности кожи.

Рассеяние

Рассеяние происходит из-за отсутствия однородности в структурах кожи, таких как молекулы, органеллы, клетки или более крупные тканевые структуры. Было показано, что в дерме рассеяние происходит преимущественно из-за неоднородностей в структурах, размер которых порядка длины волны или немного больше, например коллагеновые волокна. Следовательно, он действует как мутная матрица, в которой рассеяние является приблизительно обратной функцией длины волны (более короткая длина волны, большее рассеяние). Чем больше рассеяние, тем меньше будет глубина проникновения и больше вероятность поглощения.

Когда используется небольшое пятно, в тканях происходит большее рассеяние. В случае большого пятна после рассеяния фотоны сталкиваются друг с другом, собираются и перенаправляются в направлении луча, тем самым увеличивая глубину проникновения. Следовательно, чем больше пятно, тем глубже проникновение. Однако выбор размера пятна также зависит от выработки энергии системой, а также от глубины хромофора от поверхности кожи.

Поглощенные фотоны могут вызывать тепловые, механические или химические изменения в хромофоре и вокруг него. Из них наиболее полезны термические изменения, такие как уменьшение волос, омоложение кожи и сосудистые поражения. Физические или механические изменения ткани, известные как фотоакустические изменения, происходят, когда фотоны высокой энергии доставляются ультракороткими импульсами в наносекунды. Это используется для удаления татуировок и очистки определенных пигментных поражений.

Примером световой энергии, вызывающей химическую реакцию, является фотосинтез растений. Химические изменения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), вызванные УФ-облучением, могут быть причиной гибели клеток и неопластической трансформации.

Селективный фототермолиз

В 1983 году Андерсон и Пэрриш описали теорию селективного фототермолиза, которая произвела революцию в лазерной терапии, объяснив метод получения локализованного повреждения тканей с сохранением окружающих тканей. Чтобы понять это, нам нужно понимать определенные термины.

1. Пороговая плотность энергии ткани - это плотность энергии, равная или превышающая которую приводит к разрушению ткани.

2. Время тепловой релаксации (TRT) определяется как время, необходимое объекту для охлаждения до 50% от начальной достигнутой температуры.

Для последующего повреждения ткани длина волны должна преимущественно поглощаться хромофором в целевой ткани и не поглощаться окружающей тканью, поэтому ее необходимо доставлять с длительностью импульса, которая меньше или равна времени тепловой релаксации. Если время доставки превышает TRT, то цель не повреждается, а энергия рассеивается в окружающих тканях, нанося им повреждения. Даже если доставка энергии происходит в пределах TRT, плотность потока энергии, достигающая цели после вычитания отражения и рассеяния на пути, должна равняться или превышать пороговую плотность энергии, чтобы вызвать разрушение ткани. Эта, казалось бы, сложная задача может быть решена путем манипулирования тремя переменными: длиной волны, длительностью импульса и плотностью энергии.

Длина волны

Длина волны оказывает двойное влияние, связанное с ее коэффициентом поглощения в различных хромофорах, а также с глубиной проникновения с поверхности кожи, которая примерно увеличивается с увеличением длины волны в видимом и ближнем инфракрасном спектрах. После тщательного выбора подходящей длины волны для конкретного хромофора перед лазерным хирургом стоит сложная задача доставить максимальное количество фотонов к хромофору-мишени, прежде чем они будут захвачены конкурирующими хромофорами, которые присутствуют перед мишенью. Это можно сделать эффективно, управляя двумя другими переменными, то есть длительностью импульса и плотностью энергии. Не только это, но и путем выбора подходящей длительности импульса можно выбрать меньшую или большую цель, имеющую тот же хромофор.

Продолжительность импульса

Выбор длительности импульса в основном определяется TRT, который сам по себе связан с размером цели. Как правило, чем больше хромофор, тем дольше TRT, так как большим объектам требуется много времени для охлаждения. С большей трудностью возникает лазерная генерация меньших мишеней, поскольку необходимая короткая длительность импульса делает эпидермис, наполненный меланином, более уязвимым (TRT 10 мс). Это достигается разделением этого короткого импульса на еще более короткие порции импульсов, которые подаются последовательно. Эта форма подачи энергии называется многократной синхронизацией импульсов.

Множественные синхронизированные импульсы

Даже несмотря на то, что эпидермис является сильным конкурирующим хромофором для меньших мишеней, его можно избежать, пока TRT мишени длиннее, чем у эпидермиса. Более длительный TRT означает, что цели требуется больше времени для охлаждения до 50% от достигнутой температуры. Посредством множественных синхронизированных импульсов, которые обычно составляют два-три и максимум пять импульсов с задержками между ними, и цель, и эпидермис нагреваются первым импульсом только в пределах порогового значения эпидермиса, поэтому эпидермис не повреждается. После первого импульса происходит задержка, во время которой и эпидермис, и цель начинают охлаждаться, но поскольку цель медленно остывает в конце задержки, она все еще сохраняет некоторое тепло, в то время как эпидермис полностью охлаждается. Во время второго импульса и задержки после этого та же последовательность повторяется, но теперь цель нагревается до более высокого уровня, поскольку она начинается с повышенной базовой линии. Этот импульс повторяется до тех пор, пока температура в мишени в конце последнего импульса не превысит свой пороговый предел.

Клинические применения

Текущие клинические применения в кожных заболеваниях и косметологии, которые больше всего беспокоят пластических хирургов, можно условно разделить на следующие пять категорий:

1. Нежелательные волосы.
2. Поражения сосудов, угри и шрамы.
3. Пигментные поражения и татуировки.
4. Омоложение кожи абляционной и неабляционной лазерной шлифовкой.
5. Вены на ногах и варикозное расширение вен.

Нежелательные волосы

В течение последнего десятилетия постоянное удаление нежелательных волос с помощью лазеров и источников света было признано быстрым, безопасным и надежным методом выбора среди всех прежних методов удаления волос, которые были временными. Для необратимого восстановления корень волоса должен быть разрушен. Термин «корень волоса» относится к волосам внутри волосяного фолликула. Здесь будет уместно быстро ознакомиться с соответствующей анатомией.

Анатомия волосяного фолликула

Волосяной фолликул делится на три части:

●     Инфундибулум включает область от устья волосяного фолликула до входа в сальный проток.

●     Перешеек охватывает область между входом в сальный проток и местом прикрепления мышцы, сокращающей пили.

●     Нижний сегмент - это область от прикрепления мышцы-арректора к основанию фолликула и включает выпуклость волосяного фолликула и луковицу.

●     Выпуклость волосяного фолликула - это расширенная нижняя часть волосяного фолликула между прикреплением мышцы-арректора к волосяной луковице. Выпуклость имеет более или менее постоянное расстояние 1,5 мм от поверхности кожи.

●     Луковица волосяного фолликула является самой нижней частью волосяного фолликула и состоит из матричных клеток, перемежаемых меланоцитами, которые производят волосы. Расстояние луковицы от поверхности кожи зависит от стадии роста волос. Он самый мелкий в раннем анагене и самый глубокий на поздней стадии анагена. В самом анагене чем грубее волосы, тем глубже будет фолликул.

Меланин корня волоса - это хромофор, который поглощает фотоны и нагревается. Меланин имеет широкую и постепенно спускающуюся кривую коэффициента поглощения, простирающуюся от ультрафиолетового до инфракрасного спектра, что дает широкий выбор длин волн. Эта свобода выбора длины волны ограничена присутствием того же меланина, что и конкурирующий хромофор, в различных количествах в эпидермисе разных типов кожи. Идеальная цель - это очень грубый, темно-черный корень волос в фазе анагена на более светлом типе кожи. Самый сложный - это тонкие, слегка пигментированные волосы с более темным типом кожи. В любом случае, если цель легче эпидермиса, в настоящее время на нее не действует ни один доступный лазер. Однако предпринимаются попытки улучшить абсорбционную способность таких более легких мишеней за счет включения в них внешнего пигмента. Меладин является одним из таких экзогенных усилителей хромофора.

Корень волоса - это один из примеров, когда мишень и хромофор не совсем одно и то же. Меланин, содержащийся в волосяной луковице и выпуклости, является хромофором, который поглощает фотоны и нагревается. Мишень - фолликулярный эпителий, который на некотором расстоянии окружает луковицу. Следовательно, лампу необходимо нагревать достаточно долго, чтобы позволить достаточному количеству тепла пройти к цели. Хотя хромофором в случае очень грубых, средних и тонких волос является меланин, они не могут быть подвергнуты лазерной обработке с теми же параметрами, что и размер хромофора в луковице, и выпуклость не одинакова в трех. Корень очень грубых волос никогда не будет разрушен, даже если энергия будет выше, если вы будете использовать более короткий импульс. Вы просто не даете достаточно времени большему хромофору, чтобы достаточно нагреться и рассеять свое тепло к окружающей цели. Для очень жестких волос требуется более длительный импульс, чем для средних, а для тонких - самый короткий. Следовательно, длительность импульса должна в первую очередь определяться размером хромофора и только во вторую очередь - конкурирующим хромофором. Эпидермальный меланин выступает в качестве конкурирующего хромофора в случае всех лазеров в видимом и инфракрасном спектре света, поэтому стоит рассмотреть классификацию кожи на основе концентрации эпидермального меланина и его реакции на солнце.

Более короткие длины волн, такие как рубин 694 нм и александрит 755 нм, были первыми, которые использовались для уменьшения волос. Хотя они имеют более высокое сродство к меланину, они не могут глубоко проникать в кожу. Для более темной кожи типов V и VI они привели к неприемлемому уровню осложнений, �