Физические и биологические аспекты взаимодействия лазерного излучения с кожей

Лазеры в медицине Комментарии к записи Физические и биологические аспекты взаимодействия лазерного излучения с кожей отключены

Журнал Косметика и медицина

Сегодня для коррекции возрастных изменений кожи используется широкий спектр лазерных технологий. В зависимости от выбора параметров излучения (длины волны, плотности потока, длительности импульса, сплошного или фракционного вида воздействия) можно обеспечить устранение признаков фото- и хроностарения кожи: пигментных и сосудистых дефектов, морщин, дряблости, неоднородности цвета кожи и т.д. В статье рассмотрены механизмы селективного и фракционного фототермолиза, а также особенности использования аблятивных и неаблятивных лазеров для коррекции возрастных изменений кожи.

История лазерной косметологии

Первое упоминание лазеров относится к 1959 г., когда Гордон Гулд (Gordon Gould) в своем докладе на конференции в Университете Мичигана представил новую технологию усиления световых волн посредством индуцированного излучения — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation [1]. Так аббревиатура LASER получила широкую известность. Изобретателем первой лазерной установки является Теодор Мейман (Theodore Maiman), который в 1960 г. создал первый в мире работающий рубиновый лазер.

Внедрение лазеров в медицину не заставило себя ждать — уже в следующем году ученые впервые использовали подобное устройство для фотокоагуляции сетчатки вначале на кроликах, а затем и на людях [2, 3]. Отцом лазерной медицины считается дерматолог Леон Гольдман (Leon Goldman), который в 1963 г. опубликовал первые результаты использования рубинового лазера у людей с разными типами кожи [4].

Последующие его работы касались влияния лазерного излучения на невусы и злокачественные новообразования (1964), возможности удаления татуировок (1965), а также сосудистых мальформаций (1968) [5–8]. В дальнейшем он продолжил исследования в этом направлении, изучал механизмы действия лазера на ткани и безопасность использования лазерных установок. Долгое время применение лазеров в медицине было ограничено определенными техническими сложностями и высоким риском возникновения рубцов.

Поворотным моментом в истории лазерной дерматокосметологии стала разработка концепции селективного фототермолиза Ричардом Роксом Андерсоном (R.R. Anderson) и Джоном Пэрришем (J. Parrish) в 1983 г. [9]. Вскоре после этого лазеры стали использоваться для устранения возрастных изменений кожи. Первая лазерная шлифовка была выполнена с помощью аблятивного СО2-лазера, который долгое время считался золотым стандартом лазерного омоложения кожи.


Восстановление тканей после неаблятивного фракционного фототермолиза (Reliant Technologies)

Данные аппараты обеспечивали полное удаление эпидермиса и/или части дермы и запуск восстановительных процессов, обусловливающих реструктуризацию тканей. Однако, несмотря на эффективность коррекции возрастных изменений с помощью сплошной лазерной шлифовки, проведение этих процедур было связано с длительным периодом реабилитации (2–3 недели) и возникновением таких негативных побочных эффектов, как боль, отек, непроходящая эритема. Кроме того, после проведения лазерной шлифовки возможно формирование поствоспалительной гиперпигментации, что может нивелировать другие положительные эффекты процедуры.

Для снижения вероятности развития подобных проявлений был разработан более щадящий и предсказуемый эрбиевый (Er:YAG) лазер, однако и его использование их полностью не исключало, а также требовало хоть меньшего, но все же длительного реабилитационного периода (1–2 недели). В качестве альтернативы сплошной лазерной шлифовке в 2003 г. Р.Р. Андерсоном и Д. Манштейном (D. Mainstein) была предложена концепция фракционного фототермолиза [10]. Данная технология позволяла получить близкий по эффективности омолаживающий эффект, но с меньшим временем реабилитации и риском возникновения побочных эффектов.

Первым аппаратом, реализовавшим принцип фракционного фототермолиза, стал неаблятивный оптоволоконный эрбиевый лазер с длиной волны 1550 нм — Fraxel® (Reliant Technologies, США, на сегодняшний день компания Solta Medical), представленный на рынке в 2004 г. А первым аблятивным фракционным лазером, получившим одобрение FDA, стал модуль ActiveFX (Lumenis, США– Израиль), являющийся компонентом ультраимпульсного СО2-лазера UltraPulse Encore [11, 12]. На сегодняшний день на рынке представлено множество различных лазеров, которые можно использовать для проведения омолаживающих процедур. Они отличаются параметрами лазерного излучения, селективностью воздействия, а также тотальным (лазерная шлифовка) или фракционным способом формирования повреждений.

Параметры лазерного излучения

Возрастные изменения кожи могут проявляться на различных уровнях — в роговом слое, живых клетках эпидермиса и дерме. Подбирая параметры лазерного излучения, можно добиться оптимального воздействия на целевые структуры. К основным физическим параметрам, определяющим особенности действия лазеров на биологические ткани, относятся: длина волны; плотность потока энергии; длительность импульса.

Длина волны (λ) лазерного излучения определяет особенности его взаимодействия с тканями и интенсивность поглощения хромофорами. От длины волны зависит интенсивность поглощения лазерного луча, что определяется спектром абсорбции хромофоров (рис. 1). Поэтому при подборе вариантов лазерного воздействия необходимо учитывать как пики их поглощения, так и глубину залегания.

Плотность потока энергии. Выраженность воздействия на хромофоры и степень непосредственного повреждения структуры-мишени определяется энергией (Дж) лазерного излучения и его мощностью (Вт), характеризующей скорость поступления этой энергии. В практической деятельности эти параметры используются в перерасчете на единицу площади — в виде плотности потока энергии (Дж/см2 ) и скорости потока энергии (Вт/см2 ). Рис. 1. Спектры поглощения различных хромофоров кожи Длительность импульса. Лазер может испускать лучи как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Последний позволяет избежать нежелательного перегрева и повреждения нецелевых структур за счет остывания тканей в промежутках между импульсами.

Длительность импульса и перерывы между ними определяются с учетом времени тепловой релаксации (ВТР) для данной мишени — периода, необходимого для того, чтобы нагретая область передала часть своего тепла (63%) окружающим тканям.

Если длительность импульсов больше ВТР или промежуток между импульсами уменьшен, то нагревание будет распространяться за пределы мишени, что может привести к нежелательному перегреву соседних структур [13, 14].


Рис. 1. Спектры поглощения различных хромофоров кожи

Воздействие лазерного излучения на кожу

При поглощении высокоинтенсивного лазерного излучения тканями происходит их нагревание (табл. 1, рис. 2). Степень повышения температуры зависит от того, сколько энергии передано на единицу площади (т.е. плотности потока энергии), а также скорости выравнивания температур между нагретыми и прилегающими к ним холодными участками. Регулировать последнее можно с помощью изменения продолжительности импульсов и межимпульсных интервалов с учетом времени тепловой релаксации тканей.


Рис. 2. Результат теплового воздействия лазерного излучения на кожу

Различные тепловые эффекты воздействия лазерного излучения на ткани практически никогда не наблюдаются по отдельности — чаще всего образуется температурный градиент реакций и соответствующие термические зоны (рис. 3). Подбирая конкретные параметры воздействия (длину волны, энергию, длительность импульсов), можно добиться преобладания тех или иных реакций [30].

Полное содержание статьи: https://www.premium-a.ru/stati_v_smi/fizicheskie-i-biologicheskie-aspekty-vzaimodejstviya-lazernogo-izlucheniya-s-kozhej/

 

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top