Лазеры используют для лечения варикозных вен с 1970 года, однако приемлемых результатов удалось добиться после появления в 80-е годы импульсного лазера на красителях. В 90-е годы разработали лазеры с увеличенными длинами волн, благодаря чему лечение стало более безопасным и эффективным. Идеальный лазер должен иметь длину волны, необходимую для поглощения гемоглобином сосуда, способность проникать на глубину этого сосуда, не повреждать кожу и воздействовать на сосуд медленно.

Трудность лазерной терапии вен ног в том, что вены сильно различаются по размеру, цвету и глубине расположения, поэтому при использовании одного вида лазера для всех видов сосудов не может давать хороших результатов.

Разработка длинноимпульсных неодимовых лазеров с длиной волны 1064 нм стало многообещающим этапом в лечении вен нижних конечностей. Слабое поглощение пигментом кожи меланином снижает вероятность ожога даже на тёмной коже. Лучше всего на этот тип излучения реагируют сосуды диаметром от 0,5 до 3-х мм.

Импульсный свет - этот тип лучей лучше воздействует на мелкие поверхностные сосуды.

При лечении в течение трёх месяцев устранение 75% сосудов наблюдается у 88% пациентов на неодимовом лазере, 29%-на диодном, 33% - на александритовом лазере.

Побочные явления при лазерном лечении сосудов:

Гиперпигментация;

Образование новых сосудов;

Болезненность;

Неполное устранение сосудов;

Гиперпигментация носит временный характер и частота её тем ниже, чем больше длина волны лазера и лучше охлаждение.

Выбор режима лазерного воздействия определяется длительностью импульса. В настоящее время различают два метода:

1. Селективный фототермолиз. Режим, при котором происходит очень быстрое нагревание сосуда до температуры выше 100°С при минимальном нагреве дермы. Применяются очень интенсивные лазерные импульсы (I=20 кВт/см2) длительностью меньше, чем период релаксации сосуда. Для этого используют лазер, излучающий импульсы порядка миллисекунд (0,5-1,5 мс). В крови энергия поглощенного излучения преобразуется в тепло, которое не успевает рассеиваться, вследствие чего накапливается в сосуде. Из-за этого внутри сосуда значительно повышаются температура и давление, что приводит к разрыву его стенки и к кровоизлиянию. Клинически это проявляется в виде пурпуры или микрогеморрагий.

1. Селективная коагуляция. Режим ограниченного теплового воздействия - температура порядка 75°С вызывает коагуляцию стенки сосуда. Излучение также поглощается кровью, но в этом случае задача заключается в избирательном повышении температуры стенки сосуда. Этого можно добиться только путем передачи тепла, что требует достаточно времени. Поэтому время импульса должно быть больше, чем время релаксации сосуда, но ограниченным, иначе могут произойти значительные изменения в обширной зоне окружающей дермы.

Обычно продолжительность импульса в 3-5 раз больше времени релаксации. Таким образом, для сосуда диаметром 150 мкм продолжительность импульса должна быть порядка 70 мс, что в 100 раз превышает значение, используемое при селективном фототермолизе. При приблизительно равном количестве потребляемой энергии в данном случае требуется более слабая интенсивность излучения (I=0,2 кВт/см2). Технически такие параметры получить гораздо проще, для этого подходит большое количество лазеров и даже импульсные лампы IPL с фильтрами. Именно этот эффект лежит в основе применения КТР-лазера в дерматологии для лечения сосудистых нарушений.

Проблема удаления сосудов - неуниверсальность лазеров

Практикующие врачи сталкиваются с проблемой чрезкожного удаления сосудов. А именно - сосудистые лазеры, с длиной волны 532нм, 577нм, 585нм и 590нм имеют ограниченную глубину проникновения луча, что не позволяет этим типам лазеров удалять глубокие и крупные мишени, такие как гемангиомы размером более 5мм и венозные сеточки на ногах. С другой стороны, неодимовые лазеры (Nd:YAG 1064нм) и близкие к ним по физике воздействия лазеры (диодные 930нм, 980нм, 1060нм) хорошо удаляют глубоко залегающие и крупные мишени (вены, гемангиомы), но малоэффективны при удалении сосудов мелкого калибра на лице. Обусловлено это тем, что длина волны 930нм - 1064 нм помимо воздействия на меланин и гемоглобин также поглощается водой и при высоких плотностях энергии теряют селективность воздействия на гемоглобин. Поэтому врачи при удалении мелких сосудов на лице неодимовым лазером нередко получают ожоги.

Основное клиническое преимущество длинноимпульсных неодимовых лазеров 1064нм заключается в их глубине проникновения, способной достигать 5 – 10 мм при правильном охлаждении эпидермиса. Невидимый свет с длиной волны 1064 нм поглощается оксигемоглобином в 100 раз хуже, чем желтый свет с длиной волны 595нм, излучаемый лазерами на красителях (Baumler W, Ulrich H, Hartl A, et al. Br J Dermatol. 2006;155(2):364-371) Поэтому при работе с сосудами требуется более высокий флюэнс, нежели при использовании лазера на красителях (PDL).

Длина волны 1064 (инфракрасный диапазон) поглощается оксигемоглобином примерно в 10 раз сильнее, чем водой, которая является самым распространенным хромофором дермы. Благодаря такой разнице в коэффициентах поглощения и принципу селективного фототермолиза, мы можем успешно применять неодимовые лазеры в косметологии. Однако длина волны Nd:YAG лазера менее селективна, чем излучение других лазеров, работающих в более коротких диапазонах.

Необходимость повышения флюэнса и пониженная селективность вынуждают врача, использующего неодимовый лазер, подходить к процедуре с большей осторожностью, в связи с увеличенным риском нежелательных термических повреждений ткани. С этим недостатком неодимового лазера приходится мириться, так как его длина волны способна проникать в ткань глубже любая другая, что абсолютно необходимо при работе с глубокими сосудистыми поражениями и глубоко залегающими сосудами, недосягаемыми для более короткого излучения.

Сосудистые поражения нижних конечностей, в том числе паутинообразные и варикозные, доставляют неудобства примерно сорока процентам женщин планеты. И хотя поверхностная телеангиоэктазия (диаметром менее 1мм) хорошо реагирует на коротко-волновые лазеры, большинство сосудов на ногах либо слишком большие, либо залегают слишком глубоко, чтобы коротко-волновые лазеры, вроде KTP (532нм - титанил фосфата калия) могли их коагулировать.

Исследование, сравнивающее эффективность длины волны 532нм (КТП) и длинноимпульсного лазера с длиной волны 1064нм (неодим), показали, что неодим превзошел КТП по удалению сосудов всех диаметров. KTP лазер оказался эффективен при работе с сосудами диаметром менее 1мм, но не пригоден для работы с сосудами большего диаметра (Ozden MG, Bahсivan M, Aydin F, et al. J Dermatolog Treat. 2011; 22(3):162-166).

Большинству синих сосудов для коагуляции требуется воздействие более глубоких длин волн, таких как 1064нм (неодим). Выбор оптимального диаметра пятна и длительности импульса зависят от диаметра сосуда. Многие считают, что диаметр пятна излучателя должен быть примерно равен диаметры сосуда. Это не верно. Чем больше диаметр пятна, тем глубже проникновение лазера. То есть диаметр излучателя подбирается по глубине залегания сосуда, а не по его толщине.

Nd:YAG прогревает сосуд более равномерно, чем короткая волна KTP лазера. Равномерный прогрев позволяет эффективнее склеивать сосуд. Однако за счет более слабого поглощения гемоглобином, для достижения эффекта Nd:YAG лазеру требуется гораздо более высокий флюэнс (плотность потока), чем при использовании KTP (Ross EV, Domankevitz Y. Lasers Surg Med. 2005;36(2):105-116).

Длительность импульса обычно выбирается от 10 до 100 миллисекунд. Более короткая длительность (менее 20мс), сильнее провоцирует пурпуру и чаще приводит к поствоспалительным изменениям пигментации (Baumler W, Ulrich H, Hartl A, et al. Br J Dermatol. 2006;155(2):364-371). Более короткая длительность импульса (менее 40мс) часто требуется для коагуляции мелких сосудов, тогда как большая длительность импульса используется для более толстых сосудов. Большая длительность импульса безопаснее для более темных фототипов, так как увеличение длительности импульса снижает риск повреждения эпидермиса.

Увеличение диаметра пятна излучателя увеличивает глубину проникновения лазера, поэтому бывает полезно при работе с более глубоко расположенными сосудами. Однако, увеличение диаметра пятна увеличивает и болезненность процедуры. Охлаждение эпидермиса играет критически важную роль при работе неодимовым лазером по сосудам на ногах, так как для достижения точки коагуляции требуется высокий флюенс (плотность потока, измеряемая в J/cm2). Рабочий диапазон флюенса при удалении сосудов на ногах - от 120 до 300 Дж/см2, и зависит от диаметра пятна излучателя.

Ключевые выводы:

1. Инфракрасный свет с длиной волны 1064 нм поглощается гемоглобином в 10 раз сильнее, чем водой.
2. Неодим прогревает сосуды равномернее, чем более короткая волна КТП лазера – 532нм
3. Чем меньше диаметр сосуда, тем короче длительность импульса (от 10мс до 100мс)
4. Большая длительность импульса безопаснее для темной кожи
5. Чем глубже находится сосуд, тем больше необходим диаметр излучателя (от 1.5мм до 7мм)
6. При работе стандартными для ног диаметрами излучателей, флюенс может варьироваться от 120 до 300 J/cm2

За последнее время китайцы освоили производство относительно мощных и недорогих твердотельных лазеров с диодной накачкой (DPSS). Наверняка многим было бы интересно узнать, что находится у них внутри, какие характеристики эти лазеры имеют и на чем китайцы сэкономили.

Под катом – обзор такой необходимой в каждом доме вещи, как одноваттный зеленый лазер.

Прежде, чем написать что-то, хочу подчеркнуть большими буквами:

при работе с такими лазерами нужна защита!

В этом обзоре не будет видео о том, как лазер поджигает спички, лопает шарики и т.п.: такого навалом и в Youtube. Вместо этого мы проверим соответствие заявленных характеристик реальным, и, конечно, рассмотрим конструкцию этого прибора – обязательная доза geek porn обеспечена.

Основные характеристики

Пройдемся по характеристикам по порядку.

Длина волны: 532nm

Выходная мощность: > 1Вт

Из измерений следует, что на невидимую инфракрасную часть излучения приходится порядка 700 милливатт, получить которые в незащищенный глаз гораздо проще, чем кажется (см. следующий пункт).

Расхождение пучка: 2 мрад

Фиолетовый – это ИК. Обратите внимание на относительную яркость ИК и зеленого. Диаметр зеленого луча соответствует белому пятну на фотографии, зеленая кайма – это уже рассеяние от поверхности.

Таким образом, держа голову возле зеленого луча (при юстировке оптики и т.п.) есть немалый шанс попасть под пучок ИК, который свободно пройдет сквозь очки, защищающие от 532nm, и доставит кучу радости офтальмологам. Поэтому еще раз:
Обязательно установить инфракрасный фильтр!

Диаметр луча у апертуры: ~2.5мм

Поперечная мода: TEM 00

Уже не TEM 10 , но еще и не TEM 11 . Это довольно типично: при таком резонаторе и мощности сложно избежать усиления мод высшего порядка.

Модуляция: до 30 кГц TTL

И при различной скважности получил на фотодиоде вот такие осциллограммы:

25%

50%

75%

От входного прямоугольного TTL тут осталось мало. Спектр же сигнала, как и положено, изобилует гармониками:

Охлаждение: элемент Пельтье с вентилятором

Полезный инструмент

Этот же фильтр можно использовать и для лазера: максимум пропускания у него как раз в области зеленого. Только не рекомендую крепить его прямо на выходное отверстие (даже изнутри) – рассеянного на фильтре света достаточно, чтобы неприятно слепить.

Переходим к geek porn

Блок питания

Тут китайцы подложили свинью : лазер включался с незамкнутой блокировкой и неповернутом ключе, просто при перещелкивании кнопки сзади! Это грубейшее нарушение ТБ при первом включении очень, хм, удивило. Заодно и кнопку «Стоп» проверил.

Вскрытие блока показало, что для удобства пользователя разъемы ключа и блокировки замкнуты «соплей» на обратной стороне платы, а выключатель с ключом не подсоединен вообще:

Конструктивно блок состоит из двух модулей: импульсного источника питания на напряжения 5 и 12 вольт и драйвера диода, совмещенного с регулятором для двух термоэлементов.

Импульсный источник

Представляет собой два одинаковых источника в одном корпусе: первый – 12В 6.5А, второй – регулируемый 4.6–6.3В 6.5A. Пусть вас не смущают одинаковые цвета проводов: верхние красные это 5В, а нижние красные – 12В.

Драйвер

Три линейных стабилизатора тока на ОУ LM358 и выходными каскадами на IRF530N (MOSFETы с обратной стороны платы) – для диода лазера и двух термоэлементов. Термоэлемент используется только один. Верхняя левая микросхема это 74LS00, она включает лазер при условии высокого уровня на разъеме модуляции TTL, соответствия температуры датчиков ожидаемой и сработке пятисекундного таймера задержки, собранного на микросхеме NE555 (левая нижняя). Все остальные микросхемы – LM358.

Самый левый резистор регулирует ток лазера. Большие резисторы используются в качестве токоизмерительных шунтов. MOSFETы прикручены к массивному радиатору размером со всю плату драйвера. Стабилизатор тока лазера питается от +5В, а термоэлементов – от +12В.

Качество пайки среднее, со следами ручной доработки напильником.Сэкономили на фильтрующих элементах, в остальном особого криминала нет.

Ток лазера установлен на 5.4А, что позволяет предположить, что накачка рабочего тела производится пятиваттным ИК лазерным диодом. Отсутствие второго термоэлемента означает, что кристалл KTP не подогревается, и поэтому, возможно, работает не в оптимальном режиме, что сокращает срок его службы.

Заключение

Этот лазер весьма опасен: мало того, что светит инфракрасным на 700 мВт, так еще и включается неожиданно. Впрочем, и то и другое просто устраняется. Напрямую у китайцев на Aliexpress на момент написания статьи такой лазер можно было купить за $650, не считая доставку.

Спасибо всем, кто дочитал до этого места!

Выбор режима лазерного воздействия опреде-ляется длительностью импульса. В настоящее время различают два метода:

1. Селективный фототермолиз. Режим, при котором происходит очень быстрое нагревание сосуда до температуры выше 100°С при минимальном нагреве дермы. Применяются очень интенсивные лазерные импульсы (I=20 кВт/см 2) длительностью меньше, чем период релаксации сосуда. Для этого используют лазер, излучающий импульсы порядка миллисекунд (0,5-1,5 мс). В крови энергия поглощенного излучения преобразуется в тепло, которое не успевает рассеиваться, вследствие чего накапливается в сосуде. Из-за этого внутри сосуда значительно повышаются температура и давление, что приводит к разрыву его стенки и к кровоизлиянию. Клинически это проявляется в виде пурпуры или микрогеморрагий.

2. Селективная коагуляция. Режим ограниченного теплового воздействия - температура порядка 75°С вызывает коагуляцию стенки сосуда. Излучение также поглощается кровью, но в этом случае задача заключается в избирательном повышении температуры стенки сосуда. Этого можно добиться только путем передачи тепла, что требует достаточно времени. Поэтому время импульса должно быть больше, чем время релаксации сосуда, но ограниченным, иначе могут произойти значительные изменения в обширной зоне окружающей дермы.

Обычно продолжительность импульса в 3-5 раз больше времени релаксации. Таким образом, для сосуда диаметром 150 мкм продолжительность импульса должна быть порядка 70 мс, что в 100 раз превышает значение, используемое при селективном фототермолизе. При приблизительно равном количестве потребляемой энергии в данном случае требуется более слабая интенсивность излучения (I=0,2 кВт/см 2). Технически такие параметры получить гораздо проще, для этого подходит большое количество лазеров и даже импульсные лампы IPL с фильтрами. Именно этот эффект лежит в основе применения КТР-лазера в дерматологии для лечения сосудистых нарушений.

Таким образом, КТР-лазер - это лазер поверхностного действия (глубина проникновения 1-2 мм) с хорошим гемостатическим эффектом. Он уже широко используется при лечении сосудистых нарушений в дерматологии и особенно в офтальмологии аналогично аргоновому лазеру, длина волны которого очень близка к длине волны КТР-лазера.
Резерв мощности при излучении с длиной волны 532 нм (20-35 Вт) позволяет эксплуатировать аппарат в режимах "резки" и "выпаривания".

КТР-лазер - это удачный компромисс для пользователя: он хорошо коагулирует (гораздо лучше, чем СO 2 -лазер), очень хорошо режет со скоростью классического скальпеля (гораздо лучше, чем Nd:YAG-лазер) и при этом обеспечивает коагуляцию. Следует также отметить его способность к выпариванию. Все эти воздействия на ткани осуществляются с помощью наконечника и гибкого оптического волокна диаметром 600, 400, 300, 200 или 100 мкм. Регулируя плотность мощности (то есть мощность лазерного излучения, воздействующего на поверхность обрабатываемого участка), а также длительность импульса, врач управляет воздействием на ткань: плотность мощности определяет, каким образом пучок концентрируется на ткани-мишени. Точно так же, как поджигают бумагу, концентрируя солнечную энергию с помощью лупы, можно воздействовать на ткани, меняя плотность мощности лазерного луча, который расходится естественным образом на выходе из оптического волокна. Так можно сконцентрировать (сфокусировать) пучок, приблизив наконечник к ткани-мишени. Максимальная концентрация достигается при полном контакте с тканью. И наоборот, можно расфокусировать луч, уменьшить плотность мощности, отодвинув наконечник.

Таким образом можно:
- сделать разрез, приблизив наконечник вплотную к коже, то есть установив его в точку наибольшей плотности мощности;
- выпарить ткань, отодвинув наконечник на 5 мм;
- произвести коагуляцию, отодвинув наконечник еще дальше от ткани (более чем на 10 мм).
Эти три воздействия - разрез, коагуляция, выпаривание - производятся при одной и той же мощности только за счет изменения расстояния до ткани и, следовательно, размера обрабатываемого участка и плотности мощности.

Глубина проникновения и необходимый эффект зависят, в конечном итоге, от времени лазерного воздействия на участок ткани.
Чем больше длительность лазерного импульса, тем интенсивнее желаемое воздействие (более глубокий разрез, более глубокое выпаривание и т.д.).
Врач может регулировать длительность импульсов, запрограммировать этот параметр для единичного импульса, а при необходимости изменять его в ходе процедуры.