Введення. Щоб поліпшити лазерну епіляцію (LHR) для темної шкіри, важлива швидкість потоку енергії, що досягає волосяного фолікула в LHR. У даній статті представлені результати порівняльного дослідження впливу довжини хвилі на темні типи шкіри з використанням олександритового лазера з довжиною хвилі 755 нм і діодного лазера з довжиною хвилі 810 нм.
Методи: структура шкіри була створена з використанням реалістичної моделі шкіри в програмі Advanced Systems Analysis Program.
Результат: у цьому дослідженні було змодельовано взаємодію променя олександритового лазера (755 нм) і діодного лазера (810 нм) з тканиною шкіри. Результати моделювання для обох лазерів різнилися. Коефіцієнт передачі діодного лазера на темну дерму шкіри був приблизно на 4% більше, ніж у олександритового лазера для того ж типу шкіри. Для діодного лазера при глибині скін-шару z = 0,67 мм середні коефіцієнти пропускання обох зразків склали 36 і 27,5 %, а для олександритового лазера при тій же глибині скін-шару — 32 і 25%.
Висновок: обидва лазери підходили для LHR для темних типів шкіри, але діодний лазер був краще, ніж олександритовий лазер, тому що перший міг проникати глибше в шар дерми.
Введення
Враховуючи потенційне використання лазерів у різних медичних цілях, включаючи лазерну епіляцію (LHR) та ортопедичне лікування, механізм взаємодії лазера з тканинами широко вивчається. LHR в даний час є найбільш часто запитуваною косметичною процедурою в світі, особливо для клієнтів жіночої статі. Тридцять років тому була відзначена здатність лазерів пошкоджувати волосяні фолікули. Лікарі, які беруть участь в симуляційних дослідженнях, повинні переконатися, що щільність потоку енергії олександритового і діодного лазерів для видалення волосся на глибоких ділянках шкіри впливає на ситуації, що призводять до потемніння шкіри. Управління шкірою людини в косметичному центрі в дослідницьких цілях по щільності потоку лазерного випромінювання утруднено, тому для імітації властивостей тканин використовуються різні типи фантомів. Фантоми, що імітують шкіру, були розроблені для аналізу біооптичних інструментів і методів для декількох цілей. Дані, представлені в попередніх статтях, показали, що комп'ютерну модель можна використовувати для точного розрахунку щільності потоку світла навіть в найглибших частинах шару шкіри. Каретен повідомив, що вміст епідермісу впливає на швидкість потоку енергії, що проникає в глибину шкіри.
Різні симуляції та модальності світлових технологій в даний час використовуються в області лазерної взаємодії зі шкірою. Ці моделі включають програмне забезпечення MCL5, Monte Carlo та Advanced Systems Analysis Program (ASAP).
Система LHR найбільш ефективна для людей зі світлою шкірою і темним волоссям. Недавнє дослідження показало, що і колір шкіри, і колір волосся впливають на успіх LHR. На момент написання цієї статті Кілька досліджень оцінювали задоволеність пацієнтів і ускладнення після LHR серед кольорових людей. Проникнення лазерного променя через шкіру людини для видалення волосся сильно залежить від оптичних властивостей шкіри. Коефіцієнт поглинання епідермісу залежить від об'ємної частки меланосом і концентрації еумеланіну в епідермісі. Поглинання і розсіювання світла в шарах шкіри визначають щільність потоку світла, що досягає передбачуваного місця лікування. Для ефективного ураження цілі необхідно враховувати втрати, викликані відображенням, розсіюванням і поглинанням. Однак ідея щільності потоку лазерного випромінювання для видалення волосся, включаючи відповідні підходи для темних типів шкіри та лазерних джерел, ще не була оптимізована за допомогою методу моделювання.
Різні типи лазерів в основному розрізняються по довжині хвилі; різні довжини хвиль лазера націлені на різні проблеми шкіри. Таким чином, різні лазери необхідні для лікування різних проблем зі шкірою. Необхідно провести дослідження різних довжин хвиль лазера для видалення волосся, щоб вирішити всі проблеми, які можуть виникнути при цих процедурах. Пояснення відмінностей між цими різними типами лазерів може бути дуже довгим, технічним і досить заплутаним, тому ми зосередилися на діодних і олександритових лазерах як на оптимальних варіантах для LHR кандидатів з темним типом шкіри. Інтенсивність потоку олександритового та діодного лазерів на темній шкірі порівнювали з використанням комп'ютерної модельованої шкіри з реалістичної моделі шкіри (RSM) програмного забезпечення ASAP від Breault Research.
Методологія
1. Реалізація імітаційної моделі за допомогою Advanced Systems Analysis Program (ASAP)
Біомедичні Дослідники та інженери-оптики вже давно використовують програмне забезпечення для моделювання для ефективної розробки нових продуктів та додатків. Програма ASAP є золотим стандартом для моделювання в цьому дослідженні. Версія ASAP V1R1 2009 створює реалістичні фантоми тканин для дослідження оптичних властивостей шкіри. Ця версія ASAP являє собою новий метод в програмі оптичного моделювання, яка дозволяє моделювати поширення фотонів і запис щільності потужності лазера в шарах шкіри. Цей метод також корисний для прогнозування перенесення випромінювання і доставки щільності потоку енергії в мішень. Ця модель умовно розділена на чотири основні частини. Частина I описує принципи ASAP-моделювання будівельної системи, блоків і моделі вибірки, а також те, як моделювання може бути реалізовано в програмному забезпеченні. Частина II містить докладні інструкції щодо створення, використання та модифікації джерела. Частина III створює трасування променів і деякі результати обчислень і перевірки, а також демонструє аналіз результатів. Частина IV, заключна частина моделі, знайомить з деякими основними аналітичними інструментами і концепціями. Ця частина, як правило, є найбільш цікавим етапом процедури моделювання, оскільки на цьому етапі можна отримати відповіді на питання про оптичні характеристики моделі.
2. Створення скіна
Обраний довільний ділянку шкіри людини, площа шкіри 100 мм2. Ця область моделюється як тривимірне середовище, розділене на чотири шари. Перший шар являє собою роговий шар, верхній шар товщиною 0,01 мм, що містить в основному кератин і мертві клітини. Другий шар-епідерміс, товщиною 0,0875 мм, що містить в основному живі клітини. Крім вмісту в основному живих клітин, цей шар містить фракцію хромофора і меланіну. Третій шар-дерма, шар товщиною 1,8 мм, в основному містить оксигемоглобін і дезоксигемоглобін. Четвертий шар-гіподерма, шар товщиною 3 мм, що містить жирові клітини.
У цьому дослідженні єдиною відмінністю між зразками шкіри була об'ємна частка меланосом і концентрація меланіну в епідермальному шарі. Відмінності в товщині епідермісу явно не враховувалися. Шляхом зміни об'ємної частки меланосом в епідермісі були створені два типи шкіри. Параметри RSM для концентрацій еумеланіну і феомеланіну в епідермісі склали 80 і 12 г/л відповідно. Концентрації еумеланіну і феомеланіну підтримували на зазначених вище значеннях для обох типів шкіри.
У цьому дослідженні були застосовані методи введення параметрів з використанням параметрів за замовчуванням і візуальних характеристик в програмній бібліотеці ASAP.
3. Моделювання волосся
Моделювання волосся, яке є частиною RSM в програмному забезпеченні ASAP, використовувалося для створення і моделювання волосся на поверхні шкіри. У цьому дослідженні були створені два типи шкіри: середня і темна шкіра з однаковою щільністю волосся (50 волосся на см-2), однаковим діаметром волосся (0,1 мм), одним і тим же кольором волосся (світло-каштанові), з однаковим кутом нахилу волосся і Довжина (60 і 5 мм).
4. Лазерні джерела
У роботі використовувалися діодний і олександритовий лазери з довжинами хвиль 810 і 755 нм відповідно. У моделі використовувалася потужність опромінення 1000 мВт при діаметрі пучка 5 мм. відстань між лазерним променем і мішенню було встановлено рівним 5 мм. Пучок опромінення зі слідами променів в 1 000 000 променів передав потужність від джерела до шкіри. Щільність потоку лазера була отримана за допомогою команди VOXEL (об'ємне зображення або Елементи пікселів). VOXEL в ASAP використовувався для захоплення енергії, що пройшла через об'єм шкіри.
Імітаційна модель була застосована до обох типів шкіри. Ми застосовували як олександритовий, так і діодний лазери з однаковою потужністю і діаметром плями, а щільність потоку енергії розраховували на різній глибині. Для першого моделювання використовувався олександритовий лазер з довжиною хвилі 755 нм для темної і середньої шкіри.
Для другого моделювання використовувався діодний лазер з довжиною хвилі 810 нм для середньої і темної шкіри.
Результати та обговорення
В одному випадку показаний діодний лазер, а в іншому — олександритовий лазер. Було проведено моделювання проходить діодного лазера і олександритового лазера з шарів шкіри з двома різними типами шкіри. Фотони проникали в шкірний шар і просувалися хаотично. У кожному шарі шкіри фотон поглинався концентрацією хромофору. Результати показують, що на швидкість потоку енергії впливали як довжина хвилі, так і склад тканини. Враховуючи, що коефіцієнт поглинання меланіну та води залежить від довжини хвилі, розподіл цих компонентів (меланіну та води) впливає на оптичні властивості шкіри.