לייזרים בניתוחים פלסטיים

בתחילת המאה הקודמת, בפרסום שכותרתו "תורת הקוונטים של הקרינה", איינשטיין הוכיח תיאורטית את התהליכים שחייבים להתרחש כאשר הלייזר פולט אנרגיה. מימן בנה את הלייזר הראשון ב -1960. מאז, הפיתוח המהיר של טכנולוגיית לייזר, המוביל ליצירת מגוון של לייזרים, המכסים את הספקטרום האלקטרומגנטי כולו. לאחר מכן הם התמזגו עם טכנולוגיות אחרות, כולל מערכות ראיה, רובוטיקה ומחשבים, כדי לשפר את הדיוק של העברת קרינת לייזר. כתוצאה משיתוף פעולה בתחום הפיזיקה והביו-הנדסה, הלייזרים הרפואיים כסוכנים טיפוליים הפכו לחלק חשוב בארסנל המנתחים. בתחילה, הם היו מסורבלים והשתמשו בהם רק על ידי מנתחים שהיו מאומנים במיוחד בפיזיקה של לייזרים. במהלך 15 השנים האחרונות, העיצוב של לייזרים רפואיים התקדמה בכיוון של קלות שימוש, ומנתחים רבים למדו את היסודות של פיסיקה לייזר בחינוך לתואר ראשון.

מאמר זה דן: ביופיסיקה של לייזרים; אינטראקציה של רקמות עם קרינת לייזר; התקנים המשמשים כיום בניתוחים פלסטיים ומשחזרים; דרישות בטיחות כלליות לעבודה עם לייזרים; שאלות של יישום נוסף של לייזרים על התערבויות על העור.

ביופיסיקה של לייזרים

לייזרים פולטים אנרגיית אור, הנעה בצורה של גלים הדומים לאור רגיל. אורך הגל הוא המרחק בין שני גלים סמוכים. משרעת הוא גודל של מקסימום, קובע את עוצמת הקרינה האור. התדירות, או תקופת גל האור, היא הזמן הדרוש למחזור גל אחד שלם. כדי להבין את ההשפעה של לייזר, חשוב לשקול מכניקת הקוונטים. המונח "לייזר" (לייזר) הוא קיצור של הביטוי "הגברה אור על ידי פליטת פליטה של קרינה". אם פוטון, יחידת אנרגיית אור, מתנגש באטום, הוא מעביר את אחד האלקטרונים של האטום לרמת אנרגיה גבוהה יותר. האטום במצב כה נרגש הופך להיות לא יציב ושוב משחרר פוטון כאשר האלקטרון עובר לרמת האנרגיה הראשונית, הנמוכה יותר. תהליך זה מכונה פליטה ספונטנית. אם האטום נמצא במצב של אנרגיה גבוהה ומתנגש בפוטון אחר, אז, עם המעבר לרמת אנרגיה נמוכה, הוא יקצה שני פוטונים בעלי אותו אורך גל, כיוון ושלב. תהליך זה, הנקרא פליטת קרינה מגורה, עומד ביסוד ההבנה של פיזיקה בלייזר.

ללא קשר לסוג, לכל לייזרים יש ארבעה מרכיבים עיקריים: מנגנון עירור או מקור אנרגיה, מדיום לייזר, חלל אופטי או מהוד, ומערכת פליטה. רוב לייזרים רפואיים המשמשים ניתוח פלסטי הפנים יש מנגנון עירור חשמלי. כמה לייזרים (לדוגמה, לייזר צבע נרגש מנורת פלאש) להשתמש באור כמנגנון עירור. אחרים יכולים להשתמש בגלי רדיו בעלי אנרגיה גבוהה או בתגובות כימיות כדי לספק אנרגיית גירוי. מנגנון exciter משאבות אנרגיה לתוך תא מהדהד המכיל מדיום לייזר, אשר עשוי להיות מוצק, נוזלי, חומר גזי או מוליך למחצה. האנרגיה המוטלת לתוך חלל המהד מעלה את האלקטרונים של האטומים של המדיום הלייזר לרמה גבוהה יותר של אנרגיה. כאשר מחצית האטומים מהדה מגיעים לעירור גבוה, מתרחשת היפוך האוכלוסייה. פליטה ספונטנית מתחילה כאשר הפוטונים נפלטים לכל הכיוונים וחלקם מתנגשים עם אטומים נרגשים כבר, מה שמוביל פליטה מגורה של פוטונים זוג. הגברה של פליטה מגורה מתרחשת כאשר הפוטונים נעים לאורך ציר בין המראות משתקפים בעיקר קדימה ואחורה. זה מוביל לגירוי רצוף, מאז הפוטונים האלה מתנגשים עם אטומים נרגשים אחרים. מראה אחת יש 100% השתקפות, והשני - באופן חלקי משדר את האנרגיה הקרינה מחלל חלל. אנרגיה זו מועברת רקמות ביולוגיות על ידי מערכת פליטה. ברוב הלייזרים הוא סיב אופטי. חריג בולט הוא לייזר C02, שבו יש מערכת של מראות על ציר צירים. עבור לייזר C02 יש סיבים אופטיים, אבל הם להגביל את גודל ספוט ואנרגיה פלט.

אור הלייזר בהשוואה לאור רגיל מאורגן יותר ואיכותי. מאז המדיום לייזר הוא הומוגני, הפוטונים הנפלט תחת פליטה מגורה יש אורך גל אחד, אשר יוצר מונוכרומטיות. בדרך כלל, האור מתפזר מאוד כאשר הוא מתרחק מהמקור. אור לייזר הוא collimated: הוא מתפזר מעט, מתן אנרגיה קבועה של אנרגיה במרחק גדול. פוטונים של אור לייזר לא רק לזוז בכיוון אחד, יש להם את השלב הזמני והמרחבי אותו. זה נקרא קוהרנטיות. המאפיינים של מונוכרומטיות, קולימאציה וקוהרנטיות מבחינים בין אור הלייזר לבין האנרגיה המופרעת של האור הרגיל.

אינטראקציה של רקמות לייזר

הספקטרום של אפקטי לייזר על רקמות ביולוגיות משתרע מן אפנון של פונקציות ביולוגיות כדי אידוי. רוב אינטראקציה קלינית לייזר אינטראקציות כרוכות קרישה תרמית או אידוי. בעתיד, לייזרים יכול לשמש לא כמו מקורות חום, אלא כמו בדיקות לבקרה על תפקודים הסלולר ללא תופעות לוואי של השפעות ציטוטוקסיות.

ההשפעה של לייזר רגיל על רקמה תלויה בשלושה גורמים: ספיגת רקמות, אורך גל לייזר, וצפיפות אנרגיה בלייזר. כאשר קרן לייזר מתנגשת ברקמה, האנרגיה שלה יכולה להיות נספגת, משתקפת, מועברת או מפוזרת. עם כל אינטראקציה של רקמות לייזר, כל ארבעת התהליכים מתרחשים בדרגות שונות, אשר הקליטה היא החשובה ביותר. מידת הקליטה תלויה התוכן של chromophore ברקמה. Chromophores הם חומרים לספוג ביעילות גלים של אורך מסוים. לדוגמה, האנרגיה של לייזר CO2 נספג על ידי הרקמות הרכות של הגוף. זאת בשל העובדה כי אורך הגל המתאים C02 נספג היטב על ידי מולקולות מים, המהווים עד 80% של רקמות רכות. לעומת זאת, לייזר C02 הוא נספג מינימלית על ידי העצם, אשר נובע לתכולת מים נמוכה ברקמת העצם. בתחילה, כאשר הרקמה סופגת אנרגיית לייזר, המולקולות שלה מתחילים לרטוט. קליטה של אנרגיה נוספת גורמת denaturation, קרישה, ולבסוף, אידוי של חלבון (אידוי).

כאשר האנרגיה לייזר משתקף על ידי הרקמה, האחרון אינו פגום, שכן כיוון הקרינה על פני השטח משתנה. כמו כן, אם האנרגיה לייזר עובר דרך רקמות השטח לתוך השכבה העמוקה, רקמת ביניים לא מושפע. אם קרן הלייזר מתפזרת לרקמה, האנרגיה אינה נספגת על פני השטח, אלא מופצת באופן אקראי בשכבות העמוקות.

הגורם השלישי לגבי האינטראקציה של רקמות עם לייזר הוא צפיפות האנרגיה. כאשר הלייזר והרקמה אינטראקציה, כאשר כל הגורמים האחרים הם קבועים, שינוי גודל המקום או זמן החשיפה יכול להשפיע על מצב הרקמה. אם גודל הנקודה של קרן הלייזר פוחת, הכוח פועל על נפח מסוים של רקמות עולה. לעומת זאת, אם גודל המקום גדל, צפיפות האנרגיה של קרן הלייזר פוחתת. כדי לשנות את גודל הנקודה, ניתן להתמקד, להתמקד מראש או defocus את מערכת פליטה על הבד. עם prefocusing ו defocusing של קרניים, את גודל המקום גדול יותר מאשר את קרן ממוקד, וכתוצאה מכך צפיפות הספק נמוכה יותר.

דרך נוספת לשנות את השפעת רקמות הוא פעימה של אנרגיה לייזר. כל מצבי הדופק של קרינה לסירוגין תקופות של כוח לסירוגין. מאז האנרגיה לא להגיע הרקמה במהלך תקופות הכיבוי, אפשר לפזר חום. אם תקופות הסגירה ארוכות יותר מזמני ההרגעה התרמית של רקמת המטרה, ההסתברות לנזק לרקמה הסובבת על ידי מוליכות תרמית יורדת. זמן הרפיה תרמית הוא כמות הזמן הדרוש כדי להפיג מחצית החום של אובייקט. היחס בין משך הפער הפעיל לסכום הפעמים הפעילים והפסיביים של הפעימה נקרא מחזור החובה.

הפעלה מחזור = on / on + כבוי

ישנם מצבי דופק שונים. אנרגיה ניתן לייצר בקבוצות על ידי הגדרת התקופה שבה הלייזר פולט (למשל, OD c). אנרגיה יכולה לחפוף כאשר גל קבוע נחסם במרווחים מסוימים על ידי תריס מכני. במצב הדופק סופר, האנרגיה אינה חסומה פשוט, אלא מאוחסנת במקור האנרגיה לייזר במהלך תקופת הכיבוי, ולאחר מכן נפלט במהלך התקופה. כלומר, שיא האנרגיה במצב סופר הדופק הוא גבוה באופן משמעותי מזה במצב קבוע או במצב חפיפה.

בלייזר שנוצר במשטר הדופק הענק, האנרגיה נשמרת גם בתקופת הסגירה, אלא בסביבה לייזר. זו מושגת באמצעות מנגנון דמפר בחדר חלל בין שתי מראות. דש סגור מונע דור בלייזר, אך מאפשר לאחסן אנרגיה בכל צד של הדש. כאשר דש הוא פתוח, המראות אינטראקציה, גרימת היווצרות של קרן לייזר גבוהה אנרגיה. אנרגיית השיא של לייזר המניבה במשטר הדופק הענקי גבוהה מאוד עם מחזור תפעולי קצר. לייזר עם מצבים מסונכרנים דומה לייזר שיוצר במצב הדופק ענק, כי מסופק מסופק בין שתי מראות בחדר חלל. לייזר עם מצבים מסונכרנים פותח וסוגר את הנזק שלו בסנכרון עם הזמן שנדרש כדי לשקף אור בין שתי מראות.

מאפייני לייזרים

• לייזר דו חמצני לייזר

לייזר פחמן דו חמצני משמש לעתים קרובות ב otorhinolaryngology / ניתוח הראש והצוואר. אורך הגל שלה הוא 10.6 ננומטר - גל בלתי נראה רחוק באזור האינפרה אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. הנחיה לאורך קרן לייזר הליום ניאון הוא הכרחי על מנת המנתח לראות את שטח ההשפעה. המדיום הלייזר הוא C02. אורך הגל שלה נספג היטב על ידי מולקולות מים ברקמה. ההשפעות הן שטחיות עקב ספיגה גבוהה פיזור מינימלי. קרינה יכולה להיות מועברת רק באמצעות מראות ו עדשות מיוחדות הניח על הבר תלוי. הבר כננת יכול להיות מחובר למיקרוסקופ עבור עבודה מדויקת תחת הגדלה. כמו כן, ניתן לפלוט אנרגיה באמצעות ידית מיקוד הממוקמת לסרגל הצירים.

• Nd: לייזר YAG

אורך הגל של Nd: YAG (ניאודימיום נופך אלומיניום איטריום) של לייזר הוא ננומטר 1064, המאוחסן באזור okoloinfrakrasnoy. הוא בלתי נראה לעין האנושית ודורש קרן הליום נייטרלית. המדיום הלייזר הוא נופך איטריום אלומיניום עם neodymium. רוב רקמות הגוף לא לספוג את אורך הגל הזה היטב. עם זאת, רקמת פיגמנט סופג אותו טוב יותר מאשר אחד לא מאורגן. אנרגיה מועברת דרך שכבות השטח של רוב הרקמות והוא מפוזר בשכבות עמוק.

לעומת לייזר פחמן דו חמצני, פיזור של Nd: YAG הוא הרבה יותר גדול. לכן, עומק החדירה גדול יותר ו- ND: YAG מתאים היטב לקרישה של כלי שקר עמוק. בניסוי, העומק המרבי של קרישה הוא כ 3 מ"מ (טמפרטורת הקרישה +60 ° C). תוצאות טובות של טיפול של נימי perioral נימי עמוק ועוצמות בעזרת Nd: YAG לייזר דווחו. יש גם דו"ח על photocagulation לייזר בלייזר עם hemangioma, lymphangioma ו arteriovenous תצורות מולדות. עם זאת, עומק גדול יותר של חדירה והרס ללא הבחנה נוטים להגדיל את הצטלקות לאחר הניתוח. מבחינה קלינית, זה ממוזער על ידי הגדרות כוח בטוח, נקודת גישה להתפרצות והימנעות של אזורי העור. בפועל, השימוש של לייזר אדום כהה Nd: YAG הוחלף למעשה על ידי לייזרים עם אורך גל שוכב בחלק הצהוב של הספקטרום. עם זאת, הוא משמש לייזר עזר עבור תצורות ראשוני של צבע אדום כהה (צבע הנמל).

הוכח כי Nd: לייזר YAG מעכב את הייצור של קולגן, הן בתרבית fibroblast ו בעור רגיל in vivo. זה מצביע על ההצלחה של לייזר זה בטיפול של צלקות hypertrophic וקלואידים. אבל מבחינה קלינית התדירות של הישנות לאחר קלוואידים היא גבוהה, למרות טיפול מקומי רב עוצמה עם סטרואידים.

• צור קשר עם ND: YAG לייזר

השימוש בלייזר ND: YAG במצב מגע משנה באופן משמעותי את התכונות הפיזיות והקליטה של הקרינה. קצה המגע מורכב מגביש של ספיר או קוורץ, מחובר ישירות בסוף סיבי הלייזר. עצה מגע אינטראקציה ישירות עם העור ופועל כמו אזמל תרמי, חיתוך ו קרישה בו זמנית. ישנם דיווחים על שימוש טיפ טיפ עם מגוון רחב של התערבויות על רקמות רכות. יישומים אלה קרובים יותר electrocoagulation מאשר לא ליצור קשר Nd: YAG. בעיקרון, מנתחים עכשיו להשתמש באורכי גל ספציפיים לייזר לא לחיתוך רקמות, אבל לחימום קצה. לכן, את העקרונות של אינטראקציה של לייזר עם רקמות אינם ישימים כאן. זמן התגובה ללייזר המגע אינו פונקציה ישירה כמו בעת שימוש בסיבים חופשיים, ולכן יש תקופה בפיגור לחימום וקירור. עם זאת עם ניסיון זה לייזר הופך נוח הקצאת העור ואת השרירים grafts.

• לייזר לייזר

הלייזר ארגון פולט גלים גלויים עם אורך של 488-514 ננומטר. בשל העיצוב של החדר חלל המבנה המולקולרי של המדיום לייזר, זה סוג של לייזר מייצרת טווח גל ארוך. מודלים בודדים עשויים להיות מסנן המגביל את הקרינה לאורך גל אחד. האנרגיה של לייזר הארגון נספג היטב על ידי המוגלובין, ופיזורו הוא ביניים בין פחמן דו חמצני ו Nd: YAG לייזר. מערכת הקרינה של לייזר לייזר הוא מוביל סיבים אופטיים. בגלל הקליטה הגדולה של המוגלובין, גם ניאופלזמות כלי הדם של העור סופגות את האנרגיה של הלייזר.

• לייזר KTP

KTP (אשלגן titanyl פוספט) לייזר הוא ND: לייזר YAG אשר תדירות הוא הוכפל (אורך הגל הוא חצוי) על ידי העברת אנרגיה לייזר דרך קריסטל KT. זה נותן אור ירוק (532 ננומטר גל), אשר מתאים את שיא הקליטה של המוגלובין. החדירה שלו לרקמות ופיזור דומה לזה של לייזר ארגון. אנרגיה לייזר מועבר על ידי סיבים. במצב ללא מגע, הלייזר מתאדה וקורא. במצב חצי מגע, קצה הסיב בקושי נוגע הבד הופך לכלי חיתוך. ככל שיותר אנרגיה משמשת יותר, הלייזר פועל כסכין תרמית, בדומה ללייזר של פחמן-חומצה. מתקנים עם אנרגיה נמוכה משמשים בעיקר עבור קרישה.

• לייזר צבעוני נרגש מנורת פלאש

לייזר צבעוני נרגש על ידי מנורת הפלאש היה לייזר רפואי הראשון שפותחה במיוחד לטיפול ניאופלזמות של כלי הדם של העור. זהו לייזר אור גלוי עם אורך גל של 585 ננומטר. אורך גל זה עולה בקנה אחד עם השיא השלישי של הקליטה על ידי oxyhemoglobin, ולכן האנרגיה של לייזר זה נספג בעיקר על ידי המוגלובין. בטווח 577-585 ננומטר, יש גם פחות קליטה על ידי chromophores מתחרות, כגון מלנין, ופחות פיזור של אנרגיית לייזר בדרמיס ואפידרמיס. המדיום הלייזר הוא rhodamine לצבוע, אשר נרגש אופטית על ידי מנורת פלאש, ומערכת הקרינה היא נושאת סיבים אופטיים. קצה לייזר צבע יש מערכת העדשה להחלפה, המאפשר ליצור גודל נקודה של 3, 5, 7 או 10 מ"מ. הלייזר פועם עם תקופה של 450 מילישניות. מדד פעימה זה נבחר על בסיס זמן הרפיה תרמית של כלי אקטטי שנמצא בשפעת של כלי הדם של העור.

• לייזר נחושת אדי

לייזר של אדי נחושת מייצר קרינה גלוי בעל שני אורכי גל נפרדים: גל ירוק פעמו של 512 ננומטר אורך גל פעמו צהוב של 578 ננומטר אורך. המדיום הלייזר הוא נחושת, אשר נרגש (התאדה) חשמלית. מערכת סיבים סיבים מעבירה אנרגיה אל קצה, אשר יש גודל נקודה משתנה של 150-1000 מיקרומטר. טווחי החשיפה נע בין 0.075 שניות לבין קבוע. הזמן בין פעימות גם משתנה מ 0.1 ל 0.8 s. נורית נחושת אדומה אור לייזר משמש לטיפול נגעים וסקוליים שפירים על הפנים. הגל הירוק יכול לשמש לטיפול בתצורות פיגמנטיות כגון נמשים, lentigo, nevi וקרטוזיס.

• לייזר ללא צבע צהוב דהוי

לייזר צבע צהוב עם גל undamped הוא לייזר אור גלוי לייצר אור צהוב עם אורך גל של 577 ננומטר. כמו לייזר על צבע, נרגש מנורת פלאש, הוא מכוון על ידי שינוי צבע בחדר ההפעלה לייזר. צבע נרגש על ידי לייזר ארגון. מערכת פליטה עבור לייזר זה גם כבל סיב אופטי, אשר יכול להיות ממוקד בגדלים ספוט שונים. אור הלייזר יכול לפעום באמצעות תריס מכני או קצה Hexascanner מחובר בסוף מערכת סיבים אופטיים. Hexascanner מכוונת באופן אקראי פעימות של אנרגיית לייזר בתוך מתאר משושה. כמו לייזר צבעוני נרגש מנורת פלאש, וכן לייזר אדי נחושת, לייזר צבע צהוב עם גל undamped אידיאלי לטיפול בנגעים וסקוליים שפירים על הפנים.

• לייזר ארביום

ארביום: לייזר UAS משתמשת הלהקה של ספקטרום הקליטה עם מים של 3000 ננומטר. אורך הגל שלה של 2940 ננומטר מתאים לשיא זה והוא נספג מאוד על ידי מים רקמות (כ 12 פעמים יותר מאשר לייזר פחמן דו חמצני). לייזר זה, פולט בספקטרום הקרוב אינפרא אדום, הוא בלתי נראה לעין ויש להשתמש בו עם קרן גלוי לעין. הלייזר הוא שאוב על ידי מנורת פלאש פולט מאקרו פולסים של 200-300 μs משך, אשר מורכב מסדרה של micropulse. לייזרים אלה משמשים עם קצה המצורף הבר ציר. מכשיר סריקה יכול גם להיות משולב במערכת להסרה מהירה יותר ואחידה של רקמות.

• רובי לייזר

רובי לייזר - לייזר שאוב על ידי מנורת פעימה פולטת אור עם אורך גל של 694 ננומטר. לייזר זה, הממוקם באזור האדום של הספקטרום, גלוי לעין. זה יכול להיות תריס לייזר לייצר פולסים קצר ולהשיג חדירה עמוקה יותר לתוך הרקמה (עמוק יותר מ 1 מ"מ). לייזר רב רובי הדופק משמש לחימום מועדף של זקיקי השיער במהלך הסרת שיער בלייזר. קרינת לייזר זו מועברת באמצעות מראות ומערכת של מוט צירים. הוא ספוג היטב על ידי מים, אבל ספוג במלנין. פיגמנטים שונים המשמשים קעקועים גם לספוג קרניים עם אורך גל של 694 ננומטר.

• לייזר אלכסנדריט

לייזר אלכסנדריט, לייזר מצב מוצק כי יכול להיות מנופח על ידי מנורת פלאש, יש אורך גל של 755 ננומטר. אורך גל זה, הממוקם בחלק האדום של הספקטרום, אינו גלוי לעין ולכן דורש קרן מכוונת. זה נספג פיגמנטים כחולים ושחורים עבור קעקועים, כמו גם מלנין, אבל לא המוגלובין. זהו לייזר קומפקטי יחסית שיכול לשדר קרינה על גבי סיבים גמישים. הלייזר חודר עמוק יחסית, מה שהופך אותו נוח להסרת שיער וקעקועים. גודל המקום הוא 7 ו 12 מ"מ.

• לייזר דיודה

לאחרונה, דיודות על מוליכי חומרים היו מצמידים ישירות עם התקני סיבים אופטיים, אשר הובילה פליטה של קרינת לייזר עם אורכי גל שונים (בהתאם למאפיינים של החומרים המשמשים). לייזרים דיודה נבדלים על ידי הביצועים שלהם. הם יכולים להעביר אנרגיה חשמלית נכנסת לתוך האור עם יעילות של 50%. יעילות זו, הקשורה לדור פחות חום וכוח קלט, מאפשרת ללייזר דיודה קומפקטית להיות בעלת עיצוב נטול מערכות קירור גדולות. האור מועבר סיבים אופטיים.

• מסנן אימפולס מנורה

מנורת הדופק המסוננת המשמשת להסרת שיער אינה לייזר. להיפך, זהו ספקטרום אינטנסיבי, לא מובחן, דחף. עבור פליטת אור עם אורך גל של 590-1200 ננומטר, המערכת משתמשת מסנני קריסטל. רוחב וצפיפות אינטגרלית של הדופק, משתנה גם, לספק את הקריטריונים של photothermolysis סלקטיבית, אשר מעמיד את המכשיר הזה על השווי של לייזרים להסרת שיער.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]