Лечение сосудов с помощью лазера. Селективный фототермолиз

Лазерная терапия сосудистых образований базирована на принципе селективного фототермолиза, при котором термическое повреждение патологического сосуда является избирательным, не нарушающим актуальной функциональности здоровых структур кожи, которые окружают этот сосуд. Из физики мы знаем, что нагрев вещества вероятен только при поглощении света. Если свет не поглощается в веществе, нагрева не произойдет. Чем больше фотонов поглощается хромофорами (группами атомов, определяющих всасывающие характеристики вещества и нередко придающих веществу определенный цвет) в веществе, тем больше световой энергии перейдет в тепло. Сильное рассеяние при малом поглощении также может привести к нагреву вследствие кумулятивного эффекта. Как станет ясно ниже, роль рассеяния возможно окажется решающей, ограничивающей рамки применимости той либо другой лазерной технологии. Итак, чтоб фототермолиз был селективным, поглощение излучения с данной длиной волны в патологических сосудах должно быть выше, чем поглощение этого же излучения в окружающих тканях. Для того чтоб лазерный луч нанес термическое повреждение патологическому сосуду, нужно подобрать длину волны излучения таким макаром, чтоб оно в большей степени поглощалось кровью. Оксигемоглобин и меланин - главные хромофоры кожи. Как и все белки, гемоглобин и оксигемоглобин отлично поглощают в УФ-области. Дальше, в ближнем УФ и видимой части диапазона можно созидать огромные пики в спектре 350-500 нм, также два пика оксигемоглобина наименьшего размера при 540 и 575 нм (у дезоксигемоглобина в данной области наблюдается только один пик). По направлению к красноватой части диапазона (до 700 нм) коэффициенты поглощения гемоглобина и оксигемоглобина падают. В ближнем инфракрасном спектре (до 1000 нм) поглощение гемоглобина падает с ростом длины волны, а оксигемоглобина — вырастает, достигая пика в интервале 800-1000 нм. В спектре длин волн до 450 нм (УФ-синий) световое воздействие не может быть селективным, потому что это излучение отлично поглощается фактически всеми био молекулами. Более того, такое излучение является небезопасным, будучи потенциально мутагенным, — оно вызывает повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидных мембран. Присутствие пиков поглощения гемоглобина и оксигемоглобина в сине-зелено-желтой части диапазона привело исследователей к идее внедрения лазеров этого спектра в лазерной терапии сосудистых поражений, первыми из которых стали аргоновый лазер (488-514 нм), лазер на парах меди (575 нм) и лазер на красителях (577 нм), а потом группа Nd:YAG лазеров с удвоением частоты (532 нм). В этом спектре длин волн главным соперником гемоглобина и оксигемоглобина по поглощению является меланин. Но при малозначительном содержании меланина в коже (типы 1-111 по Фитцпатрику) удается обеспечить неопасное селективное воздействие. Эффективность использования способа избирательного воздействия определяется не только лишь эффективностью термического поражения сосуда, да и предотвращением повреждения здоровой ткани. Дело в том, что с началом лазерного воздействия в сосуде инициируются два конкурирующих процесса: 1) активный нагрев из-за поглощения лазерной световой энергии и 2) пассивное остывание из-за отвода тепла в окружающую ткань за счет процессов теплопроводимости. Отведенная часть тепла, в свою очередь, может разрушить окружающую здоровую ткань. Но для распространения большей части тепла за границы сосуда требуется некое время. Это время находится в зависимости от термодинамических черт сосуда и приемущественно от его поперечника. Из 2-ух схожих по термодинамическим свойствам, но различных по поперечнику сосудов резвее остынет тот, который тоньше. Время, за которое 50% тепла, образовавшегося в сосуде из-за поглощения лазерной энергии, распространяется за границы мишени, именуется временем тепловой релаксации (ВТР). Так как распространившееся за границы сосуда тепло может разрушить окружающую здоровую ткань, для предотвращения такового повреждения лазерное воздействие должно быть импульсным, а продолжительность каждого импульса не должна превосходить ВТР сосуда. Численное значение времени тепловой релаксации маленьких по поперечнику сосудов (около 150 мкм), вычисленное с внедрением математической модели, составляет 1-10 мс (в предстоящем математические расчеты были испытаны на изолированных сосудах животных и человека). Зависимость меж поперечником сосуда и его ВТР является квадратичной, т.е. при увеличении поперечника сосуда в 2 раза его ВТР возрастает в 4 раза. Принципиально держать в голове, что для заслуги избирательного эффекта, повреждающего сосуд и неопасного для других тканей (тех, которые сразу находятся под воздействием лазерного света, и тех, которые размещаются поблизости и владеют способностью всасывать излучение), нужно учесть различия в величинах их ВТР. Так как в сине-зелено-желтом спектре длин волн происходит сильное рассеяние света в воде, то фактически вся лазерная энергия поглощается (вследствие рассеяния) в поверхностном слое коже, состоящем на 90% из воды. Расчетное значение ВТР кожи составляет около 1 мс, что меньше либо примерно равно ВТР сосудов. Для того чтоб избежать ожога кожи при насыщенном воздействии, облучение создают строго повдоль линии движения сосуда, проводя лазерный луч через кубики льда, особые охлаждающие гели либо сапфировые пластинки и тем принудительно охлаждая верхние слои кожи. И, в конце концов, для получения хотимого эффекта склерозирования нужно, чтоб за время лазерного импульса облучаемый участок сосуда впитал энергию, достаточную для его теплового поражения. Если лазерной энергии, поглощаемой за время импульса, окажется недостаточно, то хотимого термического энергопотребляющего эффекта снутри сосуда (коагуляции, вапоризации) не произойдет. Не потребленная энергия просто перевоплотится в тепло, которое потом распространится за границы сосуда благодаря теплопроводимости. Потому лазерной энергии должно быть довольно много — столько, чтоб проявились эффекты коагуляции и вапоризации. В то же время этой энергии не должно быть очень много во избежание повреждения здоровых структур кожи. Определение хорошей энергии — задачка быстрее экспериментальная, чем расчетная, так как процесс взаимодействия лазерного света с кожей очень сложен и многообразен. Таким макаром, удачная реализация принципа избирательного либо селективного фототермолиза, введенного в 1983 г. Андерсоном и Парришем, почти во всем находится в зависимости от того, как точно производятся последующие равноценные условия: - лазерный свет должен довольно очень поглощаться хромофором сосуда; - продолжительность импульса лазерного воздействия не должна превосходить ВТР сосуда; - энергия лазерного света должна быть довольно высочайшей для деструкции сосуда за время импульса воздействия. Фактически вся история развития лазерных технологий удаления сосудистых поражений была посвящена поиску безупречного лазера, который удовлетворял бы всем трем условиям сразу. Продолжение следует... Карен Калайджян, к.ф-м.н. ООО "Лазертек", Москва. Благодарим за предоставленный материал научный альманах "Косметика и медицина"