Laser dalam pembedahan plastik

Pada permulaan abad yang lalu, dalam sebuah penerbitan bertajuk "Teori Kuantum Radiasi," Einstein secara teoritis membuktikan proses yang mesti berlaku ketika laser memancarkan tenaga. Maiman membina laser pertama pada tahun 1960. Sejak itu, perkembangan pesat teknologi laser, membawa kepada penciptaan pelbagai laser, meliputi seluruh spektrum elektromagnetik. Kemudian mereka bergabung dengan teknologi lain, termasuk sistem visualisasi, robot dan komputer, untuk meningkatkan ketepatan transmisi radiasi laser. Akibat kerjasama dalam bidang fizik dan bioengineering, laser medis sebagai agen terapeutik telah menjadi sebahagian penting dari senjata pakar bedah. Pada mulanya, mereka adalah rumit dan hanya digunakan oleh pakar bedah yang dilatih khas dalam fizik laser. Sepanjang 15 tahun yang lalu, reka bentuk laser perubatan telah maju ke arah kemudahan penggunaan, dan banyak pakar bedah telah mempelajari asas-asas fizik laser dalam pendidikan pascasarjana.

Artikel ini membincangkan: biofisika laser; interaksi tisu dengan radiasi laser; alat yang kini digunakan dalam pembedahan plastik dan rekonstruktif; keperluan keselamatan am untuk bekerja dengan laser; soalan mengenai aplikasi laser yang lebih lanjut pada campur tangan pada kulit.

Biofizik laser

Laser mengeluarkan tenaga cahaya, yang bergerak dalam bentuk gelombang serupa dengan cahaya biasa. Panjang gelombang adalah jarak antara dua gelombang yang berdekatan. Amplitudo adalah magnitud maksimum, menentukan intensiti sinaran cahaya. Kekerapan, atau tempoh gelombang cahaya, adalah masa yang diperlukan untuk satu kitaran gelombang lengkap. Untuk memahami kesan laser, penting untuk mempertimbangkan mekanik kuantum. Istilah "laser" (LASER) adalah singkatan frasa "penguatan cahaya oleh Penjanaan Pelepasan Rangsangan". Jika foton, satu unit tenaga cahaya, bertembung dengan atom, ia memindahkan salah satu elektron atom ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Atom dalam keadaan teruja seperti ini menjadi tidak stabil dan sekali lagi membebaskan foton apabila elektron melewati tahap awal, lebih rendah tenaga. Proses ini dikenali sebagai pelepasan spontan. Jika sebuah atom berada dalam keadaan bertenaga tinggi dan bertembung dengan satu lagi foton, maka, apabila beralih ke tahap rendah tenaga, ia akan memperuntukkan dua foton yang mempunyai panjang gelombang, arah dan fasa yang sama. Proses ini, yang dipanggil pelepasan radiasi yang dirangsang, mendasari pemahaman fizik laser.

Terlepas dari jenisnya, semua laser mempunyai empat komponen utama: mekanisme yang menarik atau sumber tenaga, medium laser, rongga optik atau resonator, dan sistem lontaran. Kebanyakan laser perubatan yang digunakan dalam pembedahan plastik muka mempunyai mekanisme pengujaan elektrik. Sesetengah laser (sebagai contoh, laser pewarna yang teruja oleh lampu kilat) menggunakan cahaya sebagai mekanisme pengujaan. Orang lain boleh menggunakan gelombang radio tenaga tinggi atau tindak balas kimia untuk memberi tenaga pengujaan. Mekanisme exciter memompa energi ke dalam ruang resonan yang mengandung medium laser, yang mungkin bahan padat, cair, gas atau semi konduktif. Tenaga yang dilepaskan ke rongga resonator menimbulkan elektron atom-atom dari medium laser ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Apabila separuh atom dalam resonator mencapai pengujaan yang tinggi, penyongsangan populasi berlaku. Pelepasan spontan bermula apabila foton dipancarkan ke semua arah dan beberapa daripadanya bertabrakan dengan atom yang sudah teruja, yang membawa kepada pelepasan emisi sepasang foton. Penguatan pelepasan yang dirangsang berlaku apabila foton bergerak sepanjang paksi di antara cermin digambarkan terutamanya ke belakang dan sebagainya. Ini membawa kepada rangsangan yang berturut-turut, kerana foton ini bertabrakan dengan atom yang teruja yang lain. Satu cermin mempunyai refleksi 100%, dan yang lain - sebahagiannya memancarkan tenaga yang dipancarkan dari ruang rongga. Tenaga ini dipindahkan ke tisu biologi oleh sistem lontaran. Di kebanyakan laser ia adalah serat optik. Pengecualian yang ketara ialah laser C02, yang mempunyai sistem cermin pada bar hinged. Untuk laser C02 ada serat optik, tetapi mereka mengehadkan saiz tempat dan tenaga output.

Lampu laser berbanding dengan cahaya biasa lebih teratur dan kualitatif intensif. Oleh kerana medium laser adalah homogen, foton yang dipancarkan di bawah pelepasan yang dirangsang mempunyai satu panjang gelombang, yang menghasilkan monokromatik. Biasanya, cahaya meresap dengan kuat kerana ia bergerak dari sumber. Lampu laser bercampur-campur: ia menghilang sedikit, memberikan tenaga intensiti yang tetap pada jarak yang jauh. Fotonya cahaya laser bukan sahaja bergerak ke satu arah, mereka mempunyai fasa temporal dan spatial yang sama. Ini dipanggil kebetulan. Sifat monochromaticity, collimation dan coherence membezakan cahaya laser dari tenaga cahaya yang tidak berurutan.

Interaksi laser-tisu

Spektrum kesan laser pada tisu biologi memanjangkan daripada modulasi fungsi biologi kepada penyejatan. Interaksi tisu laser yang digunakan secara klinikal melibatkan pembekuan haba atau penyejatan. Di masa depan, laser boleh digunakan bukan sebagai sumber haba, tetapi sebagai probe untuk mengawal fungsi selular tanpa kesan sampingan kesan sitotoksik.

Kesan laser biasa pada tisu bergantung kepada tiga faktor: penyerapan tisu, panjang gelombang laser, dan kepadatan tenaga laser. Apabila sinaran laser bertembung dengan tisu, tenaganya dapat diserap, dipantulkan, dihantar atau bertaburan. Dengan apa-apa interaksi tisu dan laser, semua empat proses berlaku kepada pelbagai peringkat, di mana penyerapan adalah yang paling penting. Tahap penyerapan bergantung kepada kandungan kromofor dalam tisu. Kromofor adalah bahan yang berkesan menyerap gelombang panjang tertentu. Sebagai contoh, tenaga laser CO2 diserap oleh tisu-tisu lembut badan. Ini disebabkan hakikat bahawa panjang gelombang sepadan dengan C02 diserap dengan baik oleh molekul air, yang membentuk sehingga 80% daripada tisu lembut. Sebaliknya, laser C02 diserap sedikit oleh tulang, yang disebabkan oleh kandungan air yang rendah dalam tisu tulang. Pada mulanya, apabila tisu menyerap tenaga laser, molekulnya mula bergetar. Penyerapan tenaga tambahan menyebabkan denaturasi, pembekuan dan, akhirnya, penyejatan protein (pengewapan).

Apabila tenaga laser tercermin oleh tisu, yang kedua tidak rosak, kerana arah sinaran pada permukaan berubah. Juga, jika tenaga laser melewati tisu permukaan ke dalam lapisan dalam, tisu perantaraan tidak terjejas. Jika sinar laser menghilangkan tisu, tenaga tidak diserap di permukaan, tetapi secara rawak diedarkan di lapisan dalam.

Faktor ketiga mengenai interaksi tisu dengan laser adalah kepadatan tenaga. Apabila laser dan tisu berinteraksi, apabila semua faktor lain adalah malar, mengubah saiz tempat atau masa pendedahan boleh menjejaskan keadaan tisu. Sekiranya saiz sinar laser berkurang, kuasa yang bertindak pada jumlah tisu tertentu meningkat. Sebaliknya, jika saiz tempat bertambah, ketumpatan tenaga rentetan laser menurun. Untuk menukar saiz tempat, anda boleh memberi tumpuan, memberi tumpuan terlebih dahulu atau membanteras sistem lenturan pada kain. Dengan prefocusing dan defocusing sinar, saiz tempat lebih besar daripada rasuk fokus, yang menghasilkan ketumpatan kuasa yang lebih rendah.

Satu lagi cara untuk mengubah kesan tisu adalah denyutan tenaga laser. Semua mod nadi sinaran berselang-seli kuasa dihidupkan dan dimatikan. Oleh kerana tenaga tidak mencapai tisu semasa tempoh penutupan, ada kemungkinan untuk menghilangkan haba. Sekiranya tempoh tutup lebih panjang daripada masa kelonggaran haba tisu sasaran, kebarangkalian kerosakan kepada tisu di sekeliling oleh kekonduksian terma berkurangan. Masa kelonggaran haba adalah jumlah masa yang diperlukan untuk menghilangkan separuh haba sesuatu objek. Nisbah tempoh jurang aktif kepada jumlah selang denyutan aktif dan pasif dipanggil kitaran tugas.

Kitaran operasi = hidup / hidup + mati

Terdapat pelbagai mod pulsa. Tenaga boleh dihasilkan dalam kelompok dengan menetapkan tempoh apabila laser memancarkan (contohnya, OD c). Tenaga boleh bertindih apabila gelombang berterusan disekat pada selang tertentu oleh pengatup mekanik. Dalam mod nadi super, tenaga tidak hanya disekat, tetapi disimpan di sumber tenaga laser semasa tempoh penutupan, dan kemudian dikeluarkan semasa tempoh masa. Maksudnya, tenaga puncak dalam mod denyut nadi jauh lebih tinggi daripada itu dalam mod tetap atau mod bertindih.

Dalam penjanaan laser dalam rejim nadi gergasi, tenaga juga dipelihara semasa tempoh penutupan, tetapi dalam persekitaran laser. Ini dicapai dengan menggunakan mekanisme peredam di ruang rongga antara dua cermin. Flap tertutup menghalang generasi dalam laser, tetapi membolehkan tenaga disimpan pada setiap sisi flap. Apabila kepak terbuka, cermin berinteraksi, menyebabkan pembentukan sinar laser bertenaga tinggi. Tenaga puncak laser yang menjana dalam rejim nadi gergasi sangat tinggi dengan kitaran operasi yang pendek. Laser dengan mod yang diselaraskan adalah serupa dengan laser yang menjana mod nadi gergasi, kerana peredam disediakan di antara dua cermin di ruang rongga. Laser dengan mod yang disegerakkan membuka dan menutup peredamnya dalam penyegerakan dengan masa yang diperlukan untuk mencerminkan cahaya antara dua cermin.

Ciri-ciri laser

• Laser karbon dioksida

Laser karbon dioksida paling sering digunakan dalam pembedahan otorhinolaryngology / kepala dan leher. Panjang gelombangnya adalah 10.6 nm - gelombang tak kelihatan di kawasan inframerah jauh spektrum radiasi elektromagnetik. Panduan di sepanjang rasuk laser helium-neon diperlukan agar pakar bedah melihat kawasan pengaruh. Media laser adalah C02. Panjang gelombangnya diserap dengan baik oleh molekul air dalam tisu. Kesannya adalah dangkal kerana penyerapan tinggi dan penyebaran minimum. Sinaran hanya boleh dihantar melalui cermin dan kanta khas yang dipasang pada bar berengsel. Bar engkol boleh dipasang pada mikroskop untuk kerja ketepatan di bawah pembesaran. Tenaga juga boleh dikeluarkan menerusi alat penumpuan yang berpusat pada bar hinge.

• Nd: YAG laser

Panjang gelombang Nd: YAG (yttrium-aluminium garnet dengan neodymium) laser adalah 1064 nm, iaitu, di kawasan inframerah berhampiran. Ia tidak dapat dilihat dengan mata manusia dan memerlukan sinar laser helium-neon yang mencadangkan. Media laser adalah garnet yttrium-aluminium dengan neodymium. Kebanyakan tisu badan tidak menyerap panjang gelombang ini dengan baik. Walau bagaimanapun, tisu pigmentasi menyerapnya lebih baik daripada yang tidak diserap. Tenaga disebarkan melalui lapisan permukaan kebanyakan tisu dan tersebar dalam lapisan dalam.

Berbanding dengan laser karbon dioksida, penyebaran Nd: YAG jauh lebih besar. Oleh itu, kedalaman penembusan lebih besar dan Nd: YAG sangat sesuai untuk pembekuan kapal-kapal yang mendalam. Dalam eksperimen, kedalaman maksimum pembekuan kira-kira 3 mm (suhu pembekuan +60 ° C). Hasil rawatan yang baik dalam pembentukan kapilari dan pembentuk gua perioral dengan bantuan Nd: YAG laser telah dilaporkan. Terdapat juga laporan mengenai photocoagulation laser yang berjaya dengan hemangiomas, lymphangiomas dan pembentukan kongenital arteriovenous. Walau bagaimanapun, kedalaman penembusan yang lebih tinggi dan kemusnahan sewenang-wenangnya menjejaskan peningkatan parut pasca operasi. Secara klinikal, ini dikurangkan dengan tetapan kuasa yang selamat, pendekatan titik kepada wabak dan mengelakkan kawasan kulit. Dalam praktiknya, penggunaan laser ND Nd merah gelap diguna pakai oleh laser dengan panjang gelombang berbaring di bahagian kuning spektrum. Walau bagaimanapun, ia digunakan sebagai laser tambahan untuk pembentukan nod dalam warna merah gelap (warna port).

Telah ditunjukkan bahawa Nd: YAG laser menghalang pengeluaran kolagen, baik dalam budaya fibroblast dan dalam kulit normal di vivo. Ini mencadangkan kejayaan laser ini dalam rawatan parut hipertrofik dan keloid. Tetapi secara klinikal kekerapan kambuh selepas keloid adalah tinggi, walaupun terdapat rawatan tempatan tambahan yang kuat dengan steroid.

• Hubungi Nd: YAG laser

Penggunaan Nd: YAG laser dalam mod hubungan dengan ketara mengubah sifat fizikal dan penyerapan radiasi. Hujung kenalan terdiri daripada kristal nilam atau kuarza, secara langsung dilampirkan pada akhir serat laser. Petua hubungan berinteraksi langsung dengan kulit dan bertindak sebagai pisau panas termal, memotong dan menggabungkan secara serentak. Terdapat laporan penggunaan tip hubungan dengan pelbagai campur tangan pada tisu lembut. Aplikasi ini lebih dekat kepada electrocoagulation daripada bukan kenalan Nd: YAG. Pada asasnya, pakar bedah sekarang menggunakan panjang gelombang laser khusus bukan untuk memotong tisu, tetapi untuk memanaskan hujungnya. Oleh itu, prinsip-prinsip interaksi laser dengan tisu tidak boleh digunakan di sini. Masa tindak balas kepada laser kenalan tidak seperti fungsi langsung seperti ketika menggunakan serat bebas, dan oleh itu terdapat masa lag untuk pemanasan dan penyejukan. Bagaimanapun, dengan pengalaman laser ini menjadi mudah untuk peruntukan kulit dan cengkeraman otot.

• Laser Argon

Laser argon memancarkan gelombang yang kelihatan dengan panjang 488-514 nm. Oleh kerana reka bentuk ruang rongga dan struktur molekul media laser, jenis laser menghasilkan julat panjang panjang gelombang. Model individu mungkin mempunyai penapis yang menghadkan radiasi kepada satu gelombang panjang. Tenaga laser argon diserap dengan baik oleh hemoglobin, dan penyebarannya adalah pertengahan antara karbon dioksida dan Nd: YAG laser. Sistem radiasi untuk laser argon adalah pembawa serat optik. Kerana penyerapan besar oleh hemoglobin, neoplasma vaskular kulit juga menyerap tenaga laser.

• Laser KTP

KTP (potassium titanyl phosphate) laser adalah Nd: YAG laser yang kekerapan dua kali ganda (panjang gelombang dibahagi dua) dengan melewati tenaga laser melalui kristal KT. Ini memberikan cahaya hijau (panjang gelombang 532 nm), yang sepadan dengan puncak penyerapan hemoglobin. Penembusannya ke tisu dan penyebaran adalah serupa dengan laser argon. Tenaga laser dipindahkan oleh serat. Dalam mod bukan hubungan, laser akan menguap dan mengalir. Dalam mod separuh hubungan, hujung gentian hampir tidak menyentuh kain dan menjadi alat pemotong. Semakin banyak tenaga yang digunakan, lebih banyak laser bertindak sebagai pisau haba, sama dengan laser asid karbon. Pemasangan dengan tenaga yang lebih rendah digunakan terutamanya untuk pembekuan.

• Laser pewarna yang teruja oleh lampu kilat

Laser pewarna yang teruja dengan lampu kilat adalah laser perubatan pertama yang dibangunkan khas untuk merawat neoplasma vaskular kulit yang tidak seimbang. Ini adalah laser cahaya yang boleh dilihat dengan panjang gelombang 585 nm. Panjang gelombang ini bertepatan dengan puncak ketiga penyerapan oleh oxyhemoglobin, dan dengan itu tenaga laser ini kebanyakannya diserap oleh hemoglobin. Dalam lingkungan 577-585 nm, terdapat juga kurang penyerapan oleh kromofor yang bersaing, seperti melanin, dan kurang hamburan tenaga laser dalam dermis dan epidermis. Media laser adalah pewarna rhodamine, yang secara optikal teruja oleh lampu kilat, dan sistem sinarannya adalah pembawa serat optik. Hujung laser pewarna mempunyai sistem kanta diganti, yang membolehkan untuk membuat saiz tempat 3, 5, 7 atau 10 mm. Laser berdenyut dengan tempoh 450 ms. Indeks pulsasi ini dipilih berdasarkan masa istirahat termal kapal-kapal ektatik yang terdapat pada neoplasma vaskular jinak kulit.

• Laser uap tembaga

Laser uap tembaga menghasilkan sinaran yang kelihatan dengan dua gelombang panjang yang berasingan: gelombang hijau berdenyut 512 nm panjang dan gelombang kuning berdenyut 578 nm panjang. Media laser adalah tembaga, yang teruja (sejat) secara elektrik. Sistem serat serat memindahkan tenaga ke ujung, yang mempunyai saiz tempat berubah-ubah 150-1000 μm. Waktu pendedahan adalah dari 0.075 s kepada pemalar. Masa antara denyutan juga berubah dari 0.1 s hingga 0.8 s. Lampu laser wap tembaga kuning digunakan untuk merawat lesi vaskular jinak pada muka. Gelombang hijau boleh digunakan untuk merawat formasi pigmen seperti freckles, lentigo, nevi dan keratosis.

• Laser pewarna kuning yang tidak disejukkan

Laser pewarna kuning dengan gelombang teredam adalah cahaya laser yang dapat menghasilkan cahaya kuning dengan panjang gelombang 577 nm. Seperti laser pada pewarna, teruja dengan lampu kilat, ia disesuaikan dengan mengubah pewarna dalam ruangan pengaktifan laser. Pewarna ini teruja oleh laser argon. Sistem lonjakan untuk laser ini juga merupakan kabel fiber optik, yang boleh difokuskan pada saiz tempat yang berbeza. Cahaya laser boleh berdenyut dengan menggunakan pengatup mekanik atau hujung Hexascanner yang dilampirkan pada akhir sistem gentian optik. Hexascanner secara rawak mengarahkan denyut tenaga laser di dalam kontur heksagonal. Seperti laser pewarna yang teruja dengan lampu kilat, dan laser wap kuprum, laser pewarna kuning dengan gelombang teredam adalah sesuai untuk merawat lesi vaskular jinak pada muka.

• Laser erbium

Erbium: Laser UAS menggunakan pita spektrum penyerapan dengan air 3000 nm. Panjang gelombangnya 2940 nm sepadan dengan puncak ini dan sangat diserap oleh air tisu (kira-kira 12 kali lebih besar daripada laser karbon dioksida). Laser ini, yang memancarkan spektrum dekat-inframerah, tidak dapat dilihat dengan mata dan harus digunakan dengan rasuk panduan yang kelihatan. Laser dipam oleh lampu kilat dan memancarkan makro-denyut sebanyak 200-300 μs, yang terdiri daripada satu siri micropulse. Laser ini digunakan dengan hujung yang dipasang pada bar hinge. Peranti imbasan juga boleh disepadukan dalam sistem untuk penyingkiran tisu yang lebih cepat dan lebih seragam.

• Laser Ruby

Laser Ruby - laser yang dipam oleh lampu berdenyut memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 694 nm. Laser ini, terletak di kawasan merah spektrum, boleh dilihat dengan mata. Ia boleh mempunyai pengatup laser untuk menghasilkan denyutan pendek dan mencapai penembusan yang lebih mendalam ke dalam tisu (lebih kurang 1 mm). Laser ruby-denyut panjang digunakan untuk memanaskan folikel rambut semasa penyingkiran rambut laser. Radiasi laser ini dihantar melalui cermin dan sistem rod berengsel. Ia kurang diserap oleh air, tetapi sangat diserap oleh melanin. Pigmen yang digunakan untuk tatu juga menyerap sinar dengan panjang gelombang 694 nm.

• Laser Alexandrite

Laser Alexandrite, laser keadaan pepejal yang boleh dilambung oleh lampu kilat, mempunyai panjang gelombang 755 nm. Panjang gelombang ini, terletak di bahagian merah spektrum, tidak dapat dilihat oleh mata dan oleh itu memerlukan pancaran panduan. Ia diserap oleh pigmen biru dan hitam untuk tatu, serta melanin, tetapi tidak hemoglobin. Ini adalah laser yang agak padat yang dapat memancarkan radiasi melalui serat fleksibel. Laser menembusi secara mendalam, yang menjadikannya mudah untuk mengeluarkan rambut dan tatu. Saiz tempat ialah 7 dan 12 mm.

• Laser diod

Baru-baru ini, diodes pada bahan superconducting secara langsung digabungkan dengan peranti serat optik, yang membawa kepada pelepasan radiasi laser dengan panjang gelombang yang berbeza (bergantung kepada ciri-ciri bahan yang digunakan). Laser diod dibezakan oleh prestasi mereka. Mereka boleh memindahkan tenaga elektrik yang masuk ke dalam cahaya dengan kecekapan 50%. Kecekapan ini, yang berkaitan dengan penjanaan haba yang kurang dan kuasa input, membolehkan laser diod padat untuk mempunyai reka bentuk tanpa sistem penyejukan yang besar. Cahaya ini disalurkan secara optik.

• Lampu Impulse yang ditapis

Lampu denyut yang ditapis yang digunakan untuk penyingkiran rambut bukan laser. Sebaliknya, ia adalah spektrum yang sengit, tidak keruan, dan impuls. Untuk pelepasan cahaya dengan panjang gelombang 590-1200 nm, sistem menggunakan penapis kristal. Lebar dan ketumpatan integral nadi, juga berubah-ubah, memenuhi kriteria untuk fototermolisis selektif, yang meletakkan peranti ini setanding dengan laser penyingkiran rambut.

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