Удаление татуировок излучением лазера

Морфологические изменения кожи после удаления экспериментальных татуировок

у животных коагуляцией облучаемой ткани лазером и методом диатермокоагуляции

В опыте по удалению экспериментальных татуировок [Алборова В.К., 1980] было использовано:

– 35 белых нелинейных крыс самцов одного возраста и веса, у которых экспериментальная татуировка удалялась с помощью импульсного неодимового лазера «ГОС-300» с плотностью энергии 25 – 150 Дж/ см²;

– 32 кролика белой масти породы «Шиншилла» также одного пола, возраста и веса, у которых татуировка удалялась с помощью «ГОС-300» с плотностью энергии 50 – 150 Дж/ см².

После облучения каждый очаг тщательно осматривали и описывали. Наряду с визуальным наблюдением производили биопсию (взятие образца биологического материала для исследования) облучённой кожи через 1 час, 1, 3, 7, 14, 21 и 30 суток с последующим морфологическим исследованием.

– поросятам экспериментальная татуировка удалялась с помощью импульсного ИАГ:Nd-лазера «Пульсар-1000» с плотностью энергии 100 – 400 Дж/ см² и методом диатермокоагуляции с помощью аппарата УФЛ-350.

Татуировка наносилась животным с помощью дощечки с набитыми иголками.

Морфологически реакция кожи на облучение у крыс и кроликов протекала однотипно: сразу после облучения на ограниченном участке возник отёк, в окружности которого появился венчик гиперимированной кожи. Сила воспалительных явлений была пропорциональна дозе облучения. Так, при дозе 25 – 50 Дж/см² диаметр отёка кожи был 5 – 6 мм, а венчик гиперемии в 1 – 1,5 мм; при дозе 100 – 150 Дж/см² диаметр отёка кожи был 7 – 8 мм, а венчик гиперемии в 2 мм. Через трое суток поверхность очага поражения покрывалась буровато-коричневой корочкой, которая самопроизвольно отпадала приблизительно к 21 – 28 дню, после чего на этом месте формировался гладкий рубец розового цвета, расположенный на уровне нормальной кожи. При малых дозах облучения 25 – 50 Дж/см² в толще рубца ещё обнаруживались частицы туши, а при дозе в 100 – 150 Дж/см² у крыс и кроликов частиц туши в рубце не было. При морфологическом исследовании облучённой кожи было установлено, что после облучения развивается очаг некроза, который имеет клиновидную форму, острие которой направлено внутрь дермы. Величина участка некроза находится в прямой зависимости от дозы облучения: чем больше доза, тем шире и глубже очаг поражения. Под влиянием лучей лазера в очаге некроза происходило измельчение частиц туши и отделение их вместе с очагом некроза с поверхности кожи. Некротизированные ткани на месте облучения в последующим ограничиваются лейкоцитарным валом. К третьему дню вокруг очага некроза возникают перифокальные изменения с образованием различной величины интрафильтров (скопление клеточных элементов в тканях и органах) из лейкоцитов и лимфоцитов. Несмотря на большое повреждение, регенеративный процесс идёт довольно быстро. Уже на третьи сутки отмечается регенерация эпидермиса и соединительной ткани. Регенерат эпидермиса подрастает под зону некроза, которая превращается в струп. Обращает внимание, что чем больше доза, тем образуется более мощный слой регенерата эпидермиса, достигающий 15 – 20 слоёв клеток, иногда с явлениями гиперкератоза. Разросшаяся в зоне некроза грануляционная ткань в течении 2 – 3 недель созревает, замещаясь рубцовой тканью. Через 3 – 4 недели на месте очага поражения в толще дермы выявляется лишь небольшие лимфоцитарные инфильтраты.

У поросят визуально то же, что у крыс и у кроликов. Гистологическое изучение биопсированной кожи показало, что при облучении животных дозами в 100 Дж/см² происходит лишь частичное размельчение частиц туши. Очаг поражения проникал до сетчатого слоя дермы, поэтому глубоколежащие частицы туши не измельчались. При дозе в 200 Дж/см² в связи с большой глубиной поражения кожи происходило размельчение частиц туши во всех слоях дермы. Размеры частиц туши, выявленные в толще дермы при экспериментальной татуировке, колебались от 40 до 20 мкм. Под действием ударной волны происходит размельчение крупных глыбок туши, распыление её так, что сразу после облучения в очаге поражения среди гомогенизированных волокон дермы определялись мелкие пылевидные частицы, размеры которых не превышали одного микрона. Очаг повреждения захватывал сетчатый и сосочковый слои дермы. В последующем основная масса частиц туши удалялась вместе со струпом, а остальные более мелкие частицы, находившиеся в более глубоких отделах, постепенно рассасывались, возможно по лимфатическим путям. Процесс заживления в очагах некроза протекал в сроки от 3 до 4 недель и не сопровождался какими-либо осложнениями. На месте татуировки формировался гладкий рубец, не содержащий частиц туши. При больших дозах (> 300 Дж/см²) повреждение более глубоких слоёв дермы сопровождалось повреждением подкожной клетчатки в связи с чем частицы туши как бы «проваливались» и определялись в глубже лежащих тканях. Как показали исследования биопсированной кожи животных в этих случаях большая часть туши удалялась путём рассасывания, возможно по лимфатическим путям. Клинически, на месте облучённых тканей формировался слегка вытянутый рубец без вкрапления частиц туши. Общее состояние животных не нарушалось даже при больших дозах облучения, когда одномоментно поросята получали суммарную дозу до 400 Дж/см².

Макроскопически, воспалительная реакция после диатермокоагуляции была более сильно выражена, чем при удалении татуировки лучами лазера. При микроскопическом исследовании отмечалось глубокое повреждение дермы и придатков кожи. Некроз достигал подкожно-жировой клетчатки. регенераторные проявления со стороны неповреждённого эпидермиса были замедлены и проявились лишь на седьмые сутки, а окончательное формирование рубца происходило лишь к 30 дню.

В целом, проведённые экспериментальные исследования татуированной кожи у всех трёх видов животных (крыс, кроликов и молодых поросят) показали, что реакция на облучение лучами лазера протекает у них однотипно. После облучения развивается ограниченный отёк кожи с воспалительными явлениями в окружности, который в последующем некротизируется и заживает под струпом-коркой, а выраженность отёка и воспалительных явлений зависит от лазерного излучения. Морфологические исследования экспериментальных животных показали, что механизм действия лучей лазера на татуированную кожу сводиться к размельчению частиц туши вместе с некротическими массами [2].

Из опытов на животных при гистологическом исследовании после облучения неодимовым лазером [Ракчеев А.П., 1986] также известно, что к 10 – 14 дню в дерме появляется большое количество фибробластов, с периферии очага наблюдается разрастание сосудов, ориентируемых к центральной зоне воздействия луча. Замещение некротических масс грануляционной тканью и её эпителизация наступает к 21 – 30 дню наблюдения [5].

Использование лазеров в медицине в целом и в дерматологии в частности

Всего различают 5 видов воздействия на биологические ткани: испарение, иссечение, селективный фототермолиз (избирательное поглощение лазерной энергии на определённой длине волны, что приводит к избирательному разрушению мишени без нанесения ущерба окружающим тканям), фотодинамическая терапия (активация определённых химических веществ светом для вызывания биологической реакции в живом организме), сшивание тканей (обычно края раны должны быть заранее сжаты хирургическими зажимами или сшиты обычным способом) [9].

В медицине лазеры широко применяются на поверхности тела для удаления или коагуляции кожных новообразований и лечения изменений и аномалий развития внутрикожных сосудов, для воздействия на сосудистую систему с целью борьбы с заболеваниями поверхностных сосудов и различными подкожными и смешанными формами их патологий, в эндоскопии, в открытой хирургии для операций в полостях тела, на туловище, шее и конечностях. С помощью лазеров выполняются такие операции как препарация, резекция (удаление паталогических тканей), коагуляция (в том числе внутрисосудистая), испарение, инвазиевая (паразитарная) терапия, термотерапия, купирование сосудов, литорипсия (разрушение твёрдых образований) и др. Лазеры на практике используют многие медицинские дисциплины: хирургия, офтальмология, дерматология, стоматология, оторингология, гинекология, терапия [4, стр. 181 – 189]. Лазерный луч применяется вместо иглоукалывания, при этом процесс протекает стерильно и безболезненно при большой эффективности.

Проблемы лазерной терапии кожи можно разделить на 4 категории: лазерная терапия сосудистых повреждений, лазерная терапия пигментных повреждений и татуировок, лазерная терапия непигментных повреждений и лазеры в качестве хирургических инструментов. Терапевтическое действие лазерного излучения осуществляется в основном физико-химическими, гуморальными, нейрогуморальными и нейрорефлекторными путями [9].

Лазерная дерматология представляет собой быстроразвивающуюся область медицины. Исследования механизмов взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями привели к значительным достижениям в экспериментальной и клинической дерматологии. В течении последних 30 лет различные типы лазеров нашли практическое применение в этой области медицины [1]. В дерматологии используется плотность мощности q = 50 – 10 000 Вт/см² в зависимости от показаний, типа лазера и выбранных параметров лечения. В клиниках и медицинских центрах, где занимаются лазерной дерматологией, за рубежом в основном используется аргоновый лазер, СО₂-лазер и ИАГ:Nd-лазер, в России также широко применяется излучение второй гармоники ИАГ:Nd-лазера, Не-Nе лазера и диодных лазеров длинноволновой части видимого и ближнего ИК диапазонов [4, стр. 326].

Лазеры бывают импульсного (излучение длится от 1 нс до 300 мкс) и непрерывного (обычно имеет свойство нежелательного выделения тепла в месте воздействия, которое может привести к рубцовым изменениям и повреждению тканей, окружающих место воздействия) генерирования излучения [7, стр. 400].

Классификация типов лазеров, используемых в дерматологии [7, стр. 401]:

1) многоцелевые: СО₂-лазер.

2) для лечения сосудистых образований: жёлтый криптоновый лазер; жёлтый лазер на парах меди; ИАГ:Nd-лазер; аргоновый лазер.

3) для лечения пигментных образований: импульсные лазеры с лампой вспышкой на красителях; зелёный лазер на парах меди; зелёный криптоновый лазер; ИАГ:Nd-лазер с удвоением частоты и модуляцией добротности.

4) для выведения татуировок: рубиновый лазер с модуляцией добротности; лазер на александрите с модуляцией добротности; ИАГ:Nd-лазер с модуляцией добротности.

Табл. 6. Использование лазеров различных типов в дерматологии и косметологии [1]:

Лазер не применяется, если такой же успех можно достичь менее дорогим методом лечения. В клинической практике врач может воспользоваться лазером на углекислом газе, если его кабинет оборудован лазерной установкой т.к. пациенту не требуется дополнительных расходов на оплату столь дорого стоящей процедуры. Лазер позволяет достигать лучших результатов, но за значительно большую плату [7, стр. 411].

По мере роста доверия к лазерной дерматологии растёт число фирм, занятых в этой области. Ведущими фирмами США по разработке лазерных установок являются «Candela Laser Co.» и «Lihtan Techn. Inc.». Известна автоматизированная лазерная система «Hexascan» для дерматологии фирмы «Lihtan Techn. Inc.». Фирма «Candela Laser Co.» специализируется по выпуску импульсных лазеров на красителях с ламповой накачкой и лазеров на парах металлов для удаления доброкачественных опухолей, родимых пятен и лечения других поражений кожи. Американские специалисты отмечают, что в ближайшие годы следует ожидать значительного увеличения объёма выпуска данных лазеров для косметической дерматологии.

Дальнейшие перспективы развития систем связаны со снижением габаритов установок, с уменьшением длительности импульса излучения, а также с сочетанием различных типов лазеров [1].

Из всего многообразия лазеров в последующем мы рассмотрим различные по активной среде, генерируемой длине волны и действию биологическую ткань, но оба широко применяемые как в дерматологии, так и вообще в народном хозяйстве лазеры: лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимом и лазер на углекислом газе.

Табл. 7.Технические характеристики ИАГ:Nd-лазера и СО₂-лазера [14, 15]:

Здесь: ? – длина волны; ? – длительность импульса в обычных условиях; ?_см – длительность импульса в условиях синхронизации мод; F – частота следования импульсов; Р – средняя мощность излучения в непрерывном режиме; Р_и – средняя мощность излучения в импульсном режиме; W_и – энергия в импульсе.

Лазер на алюмо-итриевом гранате с неодимом

Лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимом (ИАГ:Nd-лазер, АИГ:Nd-лазер, Nd:ИАГ-лазер, неодимовый:ИАГ-лазер) является на сегодняшний день наиболее широко используемым твёрдотельным лазером. Он имеет очень широкий спектр применения, например, в обработке материалов (резка, сверление, сварка и т.д.), в медицине (фотокоагуляция), в измерительной технике (лазерные локаторы), в науке (лазеры с модулированной добротностью). Популярность этого типа лазеров обусловлена удачным сочетанием механических, физических, спектрально-люминесцентных свойств активной среды, позволяющим реализовывать практически все известные режимы генерации с хорошими выходными характеристиками излучения. Существенными преимуществами ИАГ:Nd-лазера являются простота и компактность конструкции и высокая средняя мощность излучения. ИАГ:Nd-лазеры работают и в импульсном, и в непрерывном режиме. КПД (отношение световой мощности к потребляемой электрической мощности) таких лазеров 1 – 3% как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В непрерывном многомодовом режиме выходная мощность достигает 200 Вт, в импульсных лазерах с большой скоростью повторения импульсов (50 Гц) средняя выходная мощность порядка 500 Вт, в режиме модуляции добротности максимальная выходная мощность до 500 МВт [14, стр. 335 – 340; 15, стр. 150 – 154, 305 – 311; 16].

Генерация осуществляется на переходах ионов неодима (Nd³⁺), которые вводятся в различные кристаллы основного материала, замещая ионы иттрия (Y³⁺). Хотя используются и фосфатное или силикатное стекло, легированное ионами Nd³⁺, и такие кристаллические материалы, как YALO (YAlO₃), YLF (YLiF₄) и GSGG (Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂), обычно используется алюмо-иттриевый (иттрий-алюминиевый) гранат (Y₃Al₅O₁₂) – YAG (АИГ или ИАГ). Чистый ИАГ является бесцветным кристаллом, свойства которого хорошо изучены. Его структура относится к пространственной группе с общей кубической симметрией кристаллографической решётки. Постоянная решётки при комнатной температуре равна 12,008 ?. По своим оптическим свойствам кристалл ИАГ является изотропным, т.е. его показатель преломления (1,81633) не зависит от поляризации и направления распространения света. До температуры плавления (1930±20^о С) кристалл сохраняет свою кристаллическую структуру, что обеспечивает его большую механическую стабильность. ИАГ прозрачен в диапазоне 24 – 600 нм, имеет твёрдость около 8,5 по шкале Мооса и относительно высокую теплопроводность (выше, чем другие кристаллы материала с Nd³⁺).

Основные свойства кристалла граната с неодимом оказываются близкими к свойствам чистого кристалла, за исключением спектральных свойств, где вклад ионов Nd существенен из-за сильного различия спектров поглощения и люминесценции ионов Nd от таковых для остальных ионов кристаллической решётки. Наиболее интенсивная люминесценция соответствует длине волны 1,06 мкм (основная длина волны, на которой происходит генерация). Кристалл может быть выращен с адекватными размерами. Изготавливаемые кристаллы имеют длину до 150 мм. В лазерах стержни кристалла имеют типичный диаметр 3 – 7 мм и длину 9 – 150 мм. Ионы Nd³⁺ вводятся в ИАГ-кристаллы в концентрации до 1,5 объёмных процентов. Более высокое содержание легирующей смеси трудно обеспечить из-за различных объёмов ионов Nd³⁺ и Y³⁺ (радиус иона Nd³⁺ приблизительно на 14% превышает радиус иона Y³⁺). Этот уровень легирования придаёт кристаллу ИАГ бледно-пурпуровую окраску, поскольку линии поглощения Nd³⁺ лежат в красной области.

Высокая твёрдость кристалла ИАГ позволяет достигать в процессе полировки рабочих поверхностей кристалла предельно высокого класса чистоты поверхности и сохранять этот класс в процессе эксплуатации, т.к. царапающие кристалл инородные частицы имеют обычно меньшую твёрдость. Поскольку коэффициент преломления кристалла граната достаточно высок (1,81633), то френелевское отражение от его рабочих поверхностей оказывается достаточно большим – 8,4 % от одной поверхности. Для предотвращения отрицательного влияния этого отражения рабочие поверхности активных элементов покрываются просветляющим покрытием, снижая коэффициент отражения от одной поверхности до 0,2 %.

ИАГ:Nd-лазер является лазером с четырьмя уровнями.

Рис. 6. Расположение энергетических уровней и лазерный переход ИАГ:Nd-лазера [4, стр. 31]

Сначала ионы Nd³⁺ находятся на основном уровне 1. Вследствие поглощения света ламп накачки они возбуждаются в состояние полос возбуждения 2. Вследствие быстрых безызлучательных переходов населяется верхний метастабильный (долгоживущий) уровень 3. Таким образом возникает инверсия населённости на переходе 3 ? 4, дающая возможность лазерной генерации на длине волны 1,064 мкм в БИК области спектра.

В ИАГ:Nd-лазере на нижние рабочие уровни заселены слабо и потому основная доля мощности накачки расходуется на преодоление потерь в резонаторе и полезное выходное излучение. Для получения генерации в лазере работающем по четырёхуровневой схеме достаточно перевести на уровень 3 лишь малую часть ионов Nd. Это отличает подобный вид лазеров от лазеров, работающих по трёхуровневой схеме. В последних нижним рабочим уровнем является основной уровень и для создания инверсной населённости требуется перевести на метастабильный уровень не менее половины ионов с основного уровня, а с учётом потерь в резонаторе и полезного излучения – более половины ионов. Поэтому в трёхуровневых лазерах (например, у лазера на рубине) мощность накачки расходуется менее производительно и КПД этих лазеров существенно ниже.

В данном случае накачка создаёт свет с частотой, равной частоте перехода между рабочими уровнями 2 и 3. Накачка для активного лазерного перехода может быть выполнена лампами дугового разряда с инертным газом (например, криптон или ксенон), поскольку их полосы испускания 0,5 – 0,9 мкм довольно хорошо совпадают с уровнями накачки. Альтернативой данному решению является накачка другими лазерами (например, диодными лазерами с длиной волны около 805 нм). Этим способом можно реализовать в диапазоне мощности 0,1 – 10 Вт с КПД более 15%.

Кристалл граната и импульсная лампа помещены в кварцевый блок с отверстиями вдоль продольной оси. Наружная поверхность кварцевого блока покрыта высоко отражающим покрытием из алюминия, он является эллиптическим отражателем.

кристалл ИАГ

отражающее покрытие

лампа накачки

Рис. 7. Компоновка основных элементов ИАГ:Nd-лазера

Именно такая конструкция отражателя способствует повышенной концентрации отражённого излучения в центре активного стержня.

В импульсных лазерах в качестве накачки применяются в основном ксеноновые газоразрядные лампы. Благодаря модуляции добротности достигается типичная энергия импульсов в несколько джоулей. Лампы-вспышки имеют ресурс более 10⁷ импульсов. В лазерах с непрерывной накачкой также может быть модулирована добротность. При этом возможна более высокая частота повторения импульсов, до уровня МГц, в отличие от ИАГ:Nd-лазеров в импульсном режиме, у которых достижима частота повторения импульсов почти на три порядка ниже. Из-за незначительной эффективности мощность и энергия импульсов при непрерывной накачке значительно ниже. Приблизительно постоянную мощность получают до частоты повторения импульсов, которая примерно соответствует времени жизни верхнего лазерного уровня (для ИАГ:Nd 250 сек). В области высоких частот при увеличении частоты падает пропорциональное увеличение мощности т.к. между отдельными импульсами формируется недостаточная инверсия населённости.

В качестве модуляторов добротности при импульсной накачке часто используют электрооптические затворы (ячейки Поккельса), а при непрерывной накачке – акустооптические затворы с очень высоким пропусканием. ИАГ:Nd-лазеры с модуляцией добротности генерируют короткие импульсы длительностью 5-10 нс. С помощью синхронизации мод могут быть генерированы последовательности из очень коротких импульсов с длительностью много меньшей 1 нс.

Благодаря установке в резонатор спектрально-селективных элементов обеспечивается генерация ИАГ:Nd-лазера также на других длинах волн. Кроме того, с помощью нелинейных оптических кристаллов можно генерировать более высокие гармоники (основная гармоника – 1064 нм), т.е.: 2-ая гармоника – 532 нм (соответствует зелёной части спектра и наиболее часто используется); 3-я гармоника – 355 нм; 4-ая гармоника – 266 нм.

Стандартные ИАГ:Nd-лазеры с длиной волны 1064 нм излучают глубоко проникающее внутрь излучение, которое вызывает выраженное повреждение ткани. В воде поглощается лишь незначительная часть всего их излучения, поэтому их проникающая способность так высока, они могут коагулировать биоткань до глубины 5,5 мм и закрывать сосуды с диаметром до 5 мм посредством коагуляции и сморщивания. Эффективное рассечение обычными фокусировочными наконечниками наступает при мощности более 70 Вт и низкой скорости рассечения [4, стр. 30 – 33; 7, стр. 409 – 410; 14, стр. 335 – 340; 15, стр. 150 – 154; 16].

При сравнительном изучении степени поражения кожи [Ракчеев А.П., 1986] с различной пигментацией установлено, что при облучении светлой кожи лазерный луч ИАГ:Nd-лазера при энергии излучения 400 Дж/см² проникает на глубину до 5 – 6 мм и зона некроза соответствует диаметру светового пучка лазерного излучения, а при облучении кожи с тёмным окрасом проникновение лазерного луча вглубь лежащие ткани меньше (3 – 4 мм), но зона поражения эпидермиса больше, чем при облучении светлой кожи (превышая диаметр светового пучка в 1,5 – 2 раза при диаметре пучка 8 мм, луч как бы распространяется по поверхности эпидермиса). Зона поражения кожи и подкожной клетчатки с обильно развитой сосудистой сетью в 2 раза обширнее, чем на участках со слабо сосудистой тканью. Например, при изучении степени поражения в грудной и крестцовой области животных, изменения больше выражены в коже грудной части туловища животного, что связано с повышением поглощения лазерной энергии, благодаря более обильному кровоснабжению данной зоны. Однако, все эти изменения быстро исчезали и некротические массы к 21 – 30 дню замещались молодой грануляционной тканью. Следовательно, при использовании ИАГ:Nd-лазера в экспериментальных и клинических целях необходимо учитывать мощность излучения Р, пигментацию и васкуляризацию облучаемого участка кожи [5].

Табл. 8. Изменения, возникающие в коже под действием ИАГ:Nd-лазера при различной плотности мощности q [5]:

Излучение с длинной волны 1064 нм применяется для выведения в основном чёрных татуировок, а излучение с длинной волны 532 нм – красных [7, стр. 409].

Лазер на углекислом газе

Лазер на углекислом газе (СО₂-лазер, углекислотный лазер) является одним из самых эффективных лазеров (КПД 15 – 25%), что является следствием очень высокого квантового выхода (? 40%) и очень высоко эффективного процесса накачки, который имеет место в СО₂-лазере при оптимальной электронной температуре разряда. Лишь полупроводниковые и СО-лазеры имеют более высокий КПД. Высокая мощность излучения СО₂-лазеров даёт возможности их широкого применения в различных областях промышленности, в частности для резки, сварки, пробивки отверстий и т.п., в науке в измерениях геометрических размеров, линейной скорости объекта и относительной дальности до него (на основе эффекта Доплера), в системах локации и связи (дальномеры), в лазерной локации атмосферы (т.к. излучение лазера на углекислом газе практически не поглощается самой атмосферой), в хирургии и микрохирургии, в качестве источника когерентного излучения сравнительно небольшой мощности в системах точных измерений передачи информации, тонкой технологии, для лазерного разделения изотопов, как источник оптической накачки лазеров ДИК-диапазона и т.д. В зависимости от конструкции можно получать выходную мощность от 1 Вт до 80 кВт[14, стр. 361 – 377; 15, стр. 174 – 178, 305 – 313].

В качестве лазерной среды для СО₂-лазера применяется смесь гелия Не, азота N₂ и углекислого газа СО₂. Соотношение смеси составляет 4,5% СО₂, 13,5% N₂ и 82% Не. Газовая смесь лазера не является токсичной. В лазерном процессе непосредственно участвуют молекулы N₂ и СО₂. Гелий служит для повышения КПД лазерного процесса. Он, как газ с высоким потенциалом ионизации, повышает электронную температуру, а с другой стороны способствует распаду нижних уровней в результате неупругих соударений. Изготавливаются лазерные системы на СО₂ с замкнутым (отпаянным) или открытым контуром лазерного газа. Газовая смесь при замкнутом контуре выкачивается из резонатора и снова подаётся в резонатор после охлаждения или регенерации, благодаря чему обеспечивается больший срок эксплуатации. Система охлаждения или регенерации лазерного газа требует дополнительного электропитания и места. При открытом контуре газовая смесь лазера на углекислом газе проходит из лазерного баллона в лазерный резонатор и непрерывно прокачивается вакуумным насосом. Этот вариант лазера на углекислом газе потребляет много газа, но его проще реализовать технически.

Лазерный переход происходит между двумя колебательными состояниями молекулы СО₂. Точный процесс возбуждения можно изложить следующим образом. Накачка молекул СО₂ на верхний лазерный уровень происходит в основном путём передачи энергии от возбуждённых молекул N₂. Молекулы азота, в свою очередь, предварительно возбуждаются электрическим разрядом и являются вследствие их долгого нахождения в возбуждённом состоянии (0,1 сек, метастабильный уровень) хорошим накопителем энергии. Эта энергия эффективно передаётся от молекулы азота путём столкновений на верхний лазерный уровень молекулы СО₂. Небольшая часть молекул СО₂ может быть непосредственно накачана на верхний лазерный уровень соударением с электронами.

На верхнем лазерном уровне молекулы СО₂ С- и О-атомы колеблются на одной линии ассиметрично друг другу. Наиболее сильные лазерные линии лазера на углекислом газе, 10,6 мкм и 9,6 мкм (ДИК), генерируются при переходе в другие колебательные состояния. При переходе с верхнего лазерного уровня (?3) в симметричное колебание С- и О-атомов на одной линии (?1) излучается фотон с длиной волны 10,6 мкм, которая имеет наибольшую интенсивность.

При переходе с верхнего лазерного уровня (?3) в симметричное изгибное колебание молекулы СО₂ (?2) происходит эмиссия излучения с ? = 9,6 мкм, второй по интенсивности. Благодаря дополнительному примешиванию гелия или водорода в газ лазера, во-первых, быстрее опустошается нижний лазерный уровень, а во-вторых, увеличивается образование возбуждённых молекул азота. Технически достижимый КПД (отношение световой мощности к потребляемой электрической мощности) составляет около 30%.

Рис. 8. Упрощённая схема уровней СО₂-лазера [4, стр. 43].

СО₂-лазер, в зависимости от вида разряда, может работать в непрерывном или импульсном режиме (типичная продолжительность импульса 1 мкс). Обычные газовые СО₂-лазеры возбуждаются либо разрядом постоянного тока (импульсно или непрерывно), либо током высокой частоты в МГц-диапазоне. Преимущества высокочастотного возбуждения по сравнению с возбуждением постоянным током следующие: примерно в 10 раз меньше напряжение; повышенная безопасность; более высокая модуляционная способность > 10 кГц; более высокое качество луча; отсутствие износа электрода и, следовательно, продолжительный срок службы лазерного газа. Недостатком же является более высокая покупная цена.

Для длин волн СО₂-лазера 10,6 мкм и 9,6 мкм в ИК области спектра не применяются обычные оптические материалы – стекло и кварц, т.к. они имеют слишком большое поглощение в этом диапазоне длин волн. В качестве оптических материалов для таких лазеров используются германий, арсенид галлия, сульфат цинка, селенид цинка и многие щелочно-галоидные материалы. Но даже малейшее загрязнение линз приводит к их разрушению [4, стр. 42 – 45; 7, стр. 403 – 405; 14, стр. 361 – 377; 15, стр. 174 – 178].

Длина волны СО₂-лазера равная 10600 нм почти полностью поглощается водой в слое малой толщины (менее 0,1 см), что очень быстро приводит температурам более 300^о С. Поскольку кожа и ткань дефектов состоят преимущественно из воды, то вследствие непосредственного поглощения ими такого излучения происходит испарение этих дефектных структур. В зависимости от диаметра луча, мощности Р и управления световым стержнем СО₂-лазер может использоваться для разрезания (обычно с фокусировкой) и для послойного испарения (без фокусировки), при котором могут образоваться карбонизационные остатки [4, стр. 45]. Это обугливание может экранировать ткани от дальнейшего лазерного воздействия и должно быть затем устранено механически, хотя это и вызовет дополнительное кровотечение. Иначе эти углеродные соединения при дальнейшем воздействии лазерного света могут нагреться до температуры более 2000^о С, что может вызвать нежелательные эффекты в окружающих тканях [9]. То же, что при обугливании достигается и при обезвоживании ткани, т.к. сильно ослабляется теплопроводность и происходит накопление тепла. Коагуляционные свойства СО₂-лазера незначительны, надёжно он может закрывать сосуды с диаметром только до 0,5 мм [4, стр. 45].

Излучение, испускаемое СО₂-лазером, неразличимо глазом, поэтому при практическом его использовании применяется дополнительный гелий-неоновый лазер, создающий луч для наведения. В лазерном скальпеле фокусирующая оптика с большим фокусным расстоянием сводит вместе основной и дополнительный лучи. Лазерный скальпель, к которому излучение лазера подводится по световоду, имеет все степени подвижности и хирург оперирует им как обычным лазером. Преимущества лазерной хирургии состоят в том, что она является бесконтактной, практически бескровной (при условии наличия плотности мощности достаточной для коагуляции крови и прижигания сосудов), стерильной, локальной, даёт гладкое заживление рассечённой ткани, а отсюда хорошие косметические результаты. Недостатком лазерной хирургии является то, что практически трудно регулировать глубину реза. СО₂-лазер работает при мощности в пределах от 1 до 30 Вт. Длительность импульсов – от 0,01 до 0,1 сек, однако он может работать и в непрерывном режиме [4, стр. 45].

СО₂-лазер сжигает любую одежду или бумагу, с которой вступает в контакт, поэтому следует принять меры противопожарной безопасности. Очки с линзами из стекла или прозрачного пластика, надёжно предохранят глаза от действия генерируемой длины волны.

При использовании СО₂-лазера необходимо обратить особое внимание на удаление дыма, образующегося в большом количестве во время процедуры, потому что он может содержать вирусы. Недавние исследования показали относительное увеличение частоты образования бородавок на слизистой носоглотки у хирургов, работающих с лазером на углекислом газе, которые, по-видимому, заразились при вдыхании производимого лазером дыма. Обязательными условиями работы с этим лазером являются ношение маски и применение специальных вакуумных очистителей воздуха [7, стр. 404].

Нелазерные методы удаления татуировок

1) Диатермокоагуляция – лечебный метод воздействия на живые ткани теплом, образующимся в них при прохождении тока высокой частоты – широко применяется в повседневной практике косметологии. Она основана на нагреве тканей до температуры, при которой происходит необратимое свёртывание белков. Основное условие успешной диатермокоагуляции – сухость поверхности воздействия. Диатермокоагуляцию никогда не следует доводить до обугливания ткани т.к. обугленная ткань прилипает к электроду и при отнятии его разрывается, что может вызвать кровотечение [11].

Недостатками этого метода являются: болезненность, длительность послеоперационного лечения, необходимость производить систематические перевязки, а также опасность осложнений в виде возникновения различной степени выраженности воспалительного процесса с осложнением гнойной инфекцией, а после заживления – образование в отдельных случаях гипертрофированных и келоидных рубцов [2]. Противопоказаниями при использовании диатермокоагуляции являются близость крупных сосудистых и нервных образований, кровотечение из сосудов большого диаметра. Необходимо учитывать взрывоопасность метода [11].

2) Криохирургия для удаления татуировок применяется в основном в медицинской практике. Кожу перед процедурой обрабатывают 70% спиртом. Аппликатор прикладывают к удаляемому элементу с экспозицией 10 – 30 сек., по необходимости с двух-, трёхкратным повторением. В первую минуту после замораживания появляется гиперемия, небольшой отёк, а через 6 – 24 часа образуется эпидермальный пузырь с серозным или гемморрагическим содержимым. На 3 – 7 день пузырь подсыхает и превращается в плотную коробочку, которая через 8 – 10 дней отторгается, оставляя розовое пятно (большие пузыри вскрывают и после обычной в таких случаях обработки накладывают повязку).

При воздействии жидкого азота отмечается лёгкое жжение, покалывание, боль, но чувствительность быстро теряется и субъективные ощущения обычно кратковременны. Локальное криохирургическое воздействие на живые ткани, как правило, безболезненно и не требует обезболивания, бескровно, может быть произведено без какого-либо повреждения здоровых клеток, окружающих очаг крионекроза. Криовоздействие позволяет полностью разрушить заданный объём ткани как на поверхности тела, так и в глубине любого органа. Очаги криодеструкции быстро заживают, не вызывая образования грубых рубцов, больших косметических дефектов [11].

3) Дермабразия наиболее прогрессивна и перспективна, но имеет очень ограниченное применение из-за недостатка аппаратуры [2]. При использовании этого метода кожа удаляется послойно до сосочкового слоя. Однако данный метод эффективен лишь при поверхностном залегании красящего вещества, а при глубоком сопровождается кровяной «росой» и требует повторного удаления частиц туши другими методами [11]. Имеет значение и возраст пациента. Пожилым людям, восстановительная способность клеток у которых понижена, за один сеанс можно удалить лишь небольшой участок татуировки. Стоимость процедуры – от $50 (в зависимости от объема работы) [20].

4) Удаление татуированной кожи хирургическим путём используется в основном при наличии узких, линейно расположенных татуировок в местах, где имеются запасы подвижной кожи с боков [2]. При удалении хирургическим путем контурной татуировки останется шрам, который полностью повторит ее рисунок [20].

5) Метод удаления татуировок скарификацией (хирургическая манипуляция, заключающаяся в ограниченном, как царапина, или более обширном, как ссадина, повреждении поверхностных слоёв кожи, одиночном или множественном) т.е. послойным соскабливанием кожи с помощью дерматома (инструмент, предназначенный для срезания с поверхности тела кожных лоскутов заданной формы и размеров) используется для удаления обширных татуировок [11]. Он применяется только хирургами высокой квалификации, требует специальной литературы и наличия операционной, а лечение раневой поверхности необходимо проводить в условиях стационара, поэтому его применение ограничено [2].

6) Аутодермопластика предусматривает вырезание небольшой татуировки и пересадки на освободившееся место кожи с другой части тела [20].

7) Химическая деструкция (химический пилинг) основана на использовании химических веществ, вызывающих коагуляцию белков кожи. Образовавшийся струп, отпадая, уносит с собой и пигмент татуировки. Недостатком применения этого метода является невозможность точного нанесения деструктурирующего вещества и, следовательно, трудоёмкость и повреждение близлежащих здоровых клеток [11].

8) Коллагеновые инъекции в последнее время получают все более широкое применение. Коллаген вводится в места рубцевания и заполняет подкожные впадины. Окружающие клетки легко принимают коллаген в свою «семью», сквозь него прорастают кровеносные сосуды, и он превращается в часть кожного покрова. Инъекции коллагена можно использовать только при неглубоких татуировках [20].

9) Иногда для удаления татуировки используется специальный гель, по миллиметрам закрашивающий старый рисунок [20].

Практически применяемые способы удаления татуировок лазером

Большинство существующих методов удаления татуировки сопровождается образованием рубца, который снижает косметический эффект, однако лазерный метод имеет ряд преимуществ перед всеми ними и всё более распространяется [1].

Табл. 9. Удаление татуировок с помощью различных типов лазеров [1]:

Сейчас применяется в основном два лазерных способа удаления татуировок: лазерная вапоризационная эксфолиация и селективный фототермолиз [19]. Предпочтение отдаётся селективному фототермолизу, который может потребовать многократного повторения курсов лечения, прежде чем будет получен удовлетворительный результат, но не вызывает образование рубца. Кроме того, при использовании этого способа цвет и глубина залегания татуировки влияют на успех её устранения тем или иным лазером [7, стр. 409 – 411]. Способ же лазерной вапоризационной эксфолиации позволяет удалять любые профессиональные полихроматические, любительские и диффузионные (случайные, не специально созданные) татуировки [1]. В отечественной литературе встречается описание такого удаления татуировки лазером, когда применяется коагуляция облучаемой ткани (стоит упомянуть, что метод лазерной коагуляции поражений кожи считался в СССР высокоэффективным и экономичным [5]).

Лазерная вапоризационная эксфолиация

При удалении татуировок способом лазерной вапоризационной эксфолиации облучаемая ткань испаряется под действием лазера вместе с красящим веществом. Однако косметический результат может быть неприемлемым из-за высокой вероятности образования постоперационного рубца, особенно в случаях любительских «наколок».

При удалении татуировки в обрабатываемом ареале ткань с включениями частиц красящего вещества испаряется полностью за один сеанс. Выраженность повреждения татуировки зависит от энергии установки и времени воздействия лазера. С целью профилактики келоидов следует всегда обрабатывать только маленькие прямоугольные участки, лежащие в области рубцов натяжения, и ни в коем случае участки – большой площади. Однако невозможно предотвратить рубцевание и доля келоидов составляет 7,5 % допустимых пределов. Чем более терапевт склонен подчиниться желанию достичь быстрого успеха, тем больше риск нежелательных побочных действий: рубцевание, нарушение пигментации, образование келоидных рубцов. Особые преимущества предоставляет лазер, если татуировка локализована на тыльной стороне кисти, поскольку в этой области из-за тонкого подкожного слоя вряд ли можно произвести соскабливание кожного покрова.

Для вапоризационного удаления татуировок за рубежом применяются аргоновый лазер и СО₂-лазер, предпочтение отдаётся последнему. При использовании вместе с ним операционного микроскопа удаётся удалить окрашенные кожные слои без повреждения подлежащих кожных слоёв. Для удаления небольших интраэпитальных структур (вроде татуировок) следует применять СО₂-лазеры с длиной волны излучения 10,6 мкм в нижнем диапазоне мощности между 8 и 15 Вт с величиной фокусировки 0,5 – 0,8 мм в тактовом режиме с длинной такта приблизительно 0,05 сек и частотой 8 Гц. Если при единичном воздействии не достигается желаемая глубина среза, следует повторно пройти по этому месту, не превышая при этом верхнюю границу указанного диапазона мощности. Для объёмных интраэпитальных структур, таких как, в частности, глубокие татуировки, где требуется большая область среза параметры меняются следующим образом: мощность излучения 15 – 20 Вт, диаметр пятна в фокусе 0,8 – 1 мм, период следования импульсов 0,2 сек. Если при этих параметрах область среза оказалась недостаточной, то следует срезать слои ткани с помощью более коротких импульсов [4, стр. 326 – 329].

Для удаления контурных татуировок, как правило, облучают только места окрашенной кожной поверхности. Двух- или трёхкратной обработки лучом лазера достаточно для удаления даже глубоко лежащего пигмента. Заживление ран после такой операции завершается к 21 – 24 дню. При наличии штриховой татуировки осуществляют лазерную обработку всей её поверхности с аутодермопластикой свободным расщеплённым кожным лоскутом взятым дерматомом с бедра [10, стр. 180].

В отечественной литературе описано удаление татуировок с использованием СО₂-лазера «Скальпель – 1» [Акберов Р.Г., Козлова Г.Л., 1990] с выходной мощностью 25 – 35 Вт. После обработки спиртом и 1% раствором йода операционное поле обкладывалось стерильными салфетками. Кожные покровы, непосредственно прилегавшие к татуировке, защищали салфетками смоченными в растворе фурацилина. Выполняли местную инфильтрационную анестезию по типу «лимонной корочки» 0,5% раствора новокаина. Сразу же приступали к выпариванию татуировки лучом лазера. В зависимости от плотности татуировки и глубины залегания туши приходилось плавно отдалять наконечник аппарата от поверхности туши или приближать его к ней в пределах 3 – 5 см, регулируя этим интенсивность теплового воздействия на объект. После испарения наблюдался незначительный отёк. На месте испарённой татуировки оставалась корочка коричневого цвета.

У одной группы больных струп сразу же обрабатывался 5% раствором марганцево-кислого калия КМnО₄. однако, в дальнейшем рана под повязкой нагнаивалась, мокла и приходилось переходить на её обработку 3% раствором перекиси водорода Н₂О₂ с последующим наложением повязки с 10% синтомициновой эмульсией. Отпадение струпа наблюдалось через 2,5 недели. У другой группы больных в постоперационный период была использована сухая повязка, но и тогда стерильного струпа не образовывалось. В дальнейшем приходилось накладывать на рану повязку с 10% синтомициновой эмульсией. Инфицирование раневой поверхности возможно связано с тем, что удаление татуировок выполнялось амбулаторно, без выдачи больничного листа, в то время как все оперируемые имели рабочую специальность, т.е. находились в таких условиях, которые, видимо, не соответствовали санитарно-гигиеническим нормам. Это показало, что хотя удаление татуировки и возможно в амбулаторных условиях, но необходимо наблюдение и уход за раной.

В результате пост операционного лечения у всех 25 человек наблюдалась после отпадения струпа чистая гранулирующая поверхность. С целью защиты этой поверхности использовались повязки с солкосериловой мазью. У нескольких человек остались следы туши, т.к. они были в числе первых, когда у лечащего врача ещё не было опыта и проявлялась осторожность при регулировании лазерного луча. Через отдалённые периоды (2 – 4 мес.) у всех наблюдаемых была хорошая эпителизация поверхности.

При определённом навыке при лазерном выпаривании татуировок можно получить хороший косметический эффект. Необходимость ручной регулировки снижает эффективность отдалённого хорошего косметического результата. Перспективным в этом отношении, по-видимому, является использование зарубежного лазера «SHARPLAN – 1020» с автоматической регулировкой, достигаемой вмонтированным микропроцессором [3].

Селективный фототермолиз

Согласно теории селективного фототермолиза (селективная фотокавитация) лазерное излучение беспрепятственно проходит через ткань до того момента, пока не достигнет специфического хромофора, чей спектр поглощения коррелирует с соответствующей длиной волны, испускаемой лазером. При этом свет поглощается и в ткани мишени генерируется тепло. Процесс селективного фототермолиза определяется специфической поглотительной способностью хромофора мишени и длительностью импульса лазерного излучения [7, стр. 403].

Селективный фототермолиз (селективная фотокавитация) служит не для непосредственного удаления татуированной кожи, а для разложения самого красящего вещества. Скопления пигмента поглощают короткие импульсы мощного излучения лазера с модуляцией добротности, что ведёт к взаимодействию эксплозивного характера. При этом скопление пигмента рассыпается на мелкие частицы, которые в дальнейшем поглощаются окружающими макрофагами.

Исчезновение татуировки после лазерного воздействия происходит не сразу, а постепенно с уменьшением контраста вплоть до полного исчезновения. Процесс выведения может продолжаться от 3-х недель до 12 месяцев, в зависимости от типа и размера татуировки. После лазерного сеанса могут наблюдаться временные побочные эффекты: гиперпигментация (изменение цвета кожи, появление различных пятен), пурпура (своеобразный клинико-гематологический синдром, образующийся в результате выхода эритроцитов из сосудов в дерму и проявляющийся клинически кровоизлиянием в коже и других органах), текстуральные изменения, проходящие в течение 3-4 недель. Более того, удаление татуировки не гарантировано. Задача упрощается, если удаляется самодельная татуировка, у которой в качестве красящего вещества лежащий в самых верхних слоях кожи чёрный уголь, прекрасно поглощающий световую энергию. По той же причине этим способом эффективней всего удаляется чёрный пигмент татуировки. Удаление профессиональных полихроматических татуировок обычно требует комплексного лечения [1].

Табл. 10. Лазеры для выведения татуировок методом селективной фотокавитации [7, стр. 409]:

В литературе встречаются описания удаления татуировки рубиновым лазером:

с плотностью мощности 2 – 4 Дж/см²;

с модуляцией добротности, с длительностью импульса 40 – 80 нс, с плотностью энергии 6 Дж/см² (для первых курсов лечения) и 8 – 10 Дж/см² (для последующих) за 1 – 9 курсов лечения;

с модуляцией добротности (Laser Metrics, модель 936 R 31-1), с плотностью энергии 9 Дж/см² за 4 (в среднем) курса лечения с интервалами до месяца.

В любом случае требуется многократное повторение курса лечения. Отмечается, что в то время как временная гипопигментация (обесцвечивание кожи) имеет место у многих пациентов (из-за того, что свет поглощается меланином эпидермиса [7, стр. 402] ), структура кожи и рост волос восстанавливались до нормального во всех случаях, а гипертрофических рубцов и пигментных изменений почти не наблюдалось (6 % удалений с образованием рубцов во втором описанном случае).

Экспериментальные результаты эффективности рубинового лазера с модуляцией добротности как новой альтернативы традиционной терапии удаления травматических или медицинских татуировок были подтверждены теоретически методом компьютерного модулирования. Он позволяет создать две модели (оптическую и тепловую) для описания действия излучения лазеров различных типов на кожу. Отмечается, что очень высокие температуры могут быть достигнуты при удалении татуировки именно рубиновым лазером с модуляцией добротности.

Однако в ряде случаев татуировки не поддаются лечению рубиновым лазером и более эффективным оказывается применение ИАГ:Nd-лазера с модуляцией добротности. Рядом специалистов высказывается предположение, что излучение ИАГ:Nd-лазера имеет более высокое проникновение в слой дермиса и меньше поглощается меланином. При выведении татуировок с использованием различных величин плотности энергии (от 6 до 12 Дж/см²) в большинстве случаев (более 50%) получено осветление татуировок при первоначальном лечении. Применение ИАГ:Nd-лазера позволяет уменьшить вероятность образования водяных волдырей и снизить болевые ощущения по сравнению с лечением рубиновым лазером. При этом, однако, отмечалось возникновение незначительных побочных явлений, включая рубцы или пигментарные изменения. При удалении цветных татуировок применение излучения ИАГ:Nd-лазера более эффективно по сравнению с рубиновым лазером для голубых и чёрных пигментов. Вместе с тем, оно не позволяет удалять красные и зелёные пигменты (если нет удвоения частоты), в этом случае необходимо использовать рубиновый лазер [1].

Есть несколько лазеров на александрите (хризо-берилловый кристалл, к которому присажен хром заменивший некоторые атомы Al в кристалле BeAl₂O₄), но все они имеют модуляцию волны 775 нм [7, стр. 410]. Для удаления профессиональных и любительских чёрных и голубых татуировок с минимальным нарушением эпидермиса был использован лазер на александрите с длительностью импульса100 – 120 нс фирмы «Candela». Поверхность татуировки, облучённая лазером на александрите, мгновенно обесцвечивается без повреждения эпидермиса, однако белизна является временной и остаётся 10 – 20 мин. После этого татуировка опять проявляется, образуются отёк и эритема вокруг области, облучённой лазером. Последующие наблюдения в период от 4 до 6 недель отмечают осветление татуировки. Последовательное проведение курсов лечения с увеличением дозы приводит в конце концов к значительному обесцвечиванию или удалению татуировки. Цвет и текстура кожи приходят в норму без образования рубца [1].

Коагуляция

При коагуляции (неселективная термическая деструкция) облучаемой ткани размельчённое лазерным воздействием красящее вещество большей частью удаляется с образовавшимся струпом, а оставшиеся в глубине дермы мелкие частицы рассасываются сами.

При удалении татуировки у человека импульсным лазерным излучением ИАГ:Nd-лазера с помощью аппарата «Пульсар-1000» [Алборова В.К., 1980] суммарная доза облучения составляла от 600 до 1200 Дж. Для удаления татуировок при поверхностном расположении красящего вещества достаточна доза в 100 Дж/см², при глубоком – 200 Дж/см². Одномоментно следует удалять татуировку на площади не более 10 см². Татуировки большой площади должны удаляться поэтапно, с интервалами в 7 дней, приблизительно в 5 – 6 приёмов в зависимости от площади татуировки.

Непосредственно после облучения раневая поверхность несколько раз с небольшими промежутками (2 – 3 мин) обрабатывалась 5 % раствором перманганата калия KMgO₄ до момента высыхания с последующим наложением на неё антисептической марлевой повязки. В домашних условиях пациент продолжал смазывать раневую поверхность KMgO₄ 2 – 3 раза в день до образования струпа корки, под которой происходило заживление. В общем выздоровление протекало без осложнений, с хорошим самочувствием пациентов, но в результате травмы было возможно нагноение струпа.

Преимущества лазерного удаления татуировок (на «Пульсар-1000») по сравнению с методом диатермокоагуляции: безболезнен; отсутствуют неприятные ощущения в послеоперационный период; регенерация кожи после операции наступает на 3 – 4 дня быстрее; процент после операционных осложнений меньше (3,2% против 7% после диатермокоагуляции); более короткие сроки заживления (в среднем 21 – 28 дней против 30 – 38); температура, электрическое сопротивление и тепловой порог восстанавливаются быстрее; более эффективен; технически легче выполним; менее травматичен для больного.

Следует отметить, что наилучшие результаты были получены при удалении татуировки обоими методами при расположении её на тыле кистей [2].

При удалении татуировок импульсным лазером «Импульс – 1» на стекле с неодимом медицинского назначения (ОКГ – 500) [Вишневский А.А. и др., 1973] использовалась плотность мощности 80 – 120 Дж/см² в импульсе. На облучаемую татуировку накладывали повязку с борной мазью до полного лизиса и отторжения пигментированных тканей (5 – 10 дней), а затем повязки с мазью Вишневского для улучшения грануляции раны на 3 – 5 дней. Окончательное заживление происходило под образовавшимся струпом, причём в те же сроки, что и заживление чисто хирургических ран (на 24 – 28 день). Рана заживает с образованием подвижного рубца, т.к. заживление происходит, как правило, с минимальным развитием грануляционной ткани. Очевидно, в процессе заживления не только формируется, но и рассасывается волокнистая ткань, что и способствует образованию тонкого рубца [6].

Выбор способа и лазера для удаления татуировки

Были описаны два широко применяемых лазера: лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимом и лазер на углекислом газе (см. стр. 24 – 27 и 28 – 30 соответственно). Были рассмотрены возможности их применения для удаления татуировок (см. стр. 33 – 37 – гл. «Практически применяемые способы удаления татуировок лазером»). Исходя из того, что полное и наиболее быстрое выведение татуировок лазером гарантируется только при использовании СО₂-лазера для выпаривания участков кожи, содержащих красящий пигмент, а также из-за наличия специальных хирургических установок для СО₂-лазера, его дешевизны и широкого распространения, этому способу и этому лазеру и было отдано предпочтение для использования в расчётной части работы.

При создании оптической схемы основой служила лазерная хирургическая установка «Скальпель – 1» [см. подроб. 10, с. 16 – 19; 12]. Такие параметры лазерного излучения как расходимость лазерного излучения до прохождения линзы и радиус лазерного пучка на выходном окне лазера являются экспериментальными и предоставлены лабораторией кафедры ЛТиЭП, СПбГИТМО (ТУ).

Оптический расчёт

Оптическая схема установки

Схема типична для лазерных хирургических установок с использованием СО₂-лазера [см. подроб. 10, с. 16 – 19; 12]:

Расчёт оптической схемы

расходимость лазерного излучения до прохождения линзы = 1,6?10^-3 рад

длина волны лазерного излучения = 10,6 мкм = 10,6?10^-6 м (СО₂-лазер, см. стр. 28 – гл. «Лазер на углекислом газе»)

радиус перемычки лазерного пучка до прохождения линзы

радиус лазерного пучка на выходном окне лазера = 2,4?10^-3 м

расстояние от перемычки лазерного пучка до выходного окна лазера

длина светопровода = 1,5 м (типичная для хирургических лазерных установок с использованием СО₂-лазера [10, с. 16 – 19; 12])

расстояние от выходного окна лазера до зеркала, направляющего излучение в светопровод = 0,3 м (приблизительное для хирургических лазерных установок с использованием СО₂-лазера согласно косвенному измерению на конструктивных схемах этих установок [10, с. 16 – 19; 12])

расстояние от перемычки лазерного пучка до линзы

радиус лазерного пучка на линзе

радиус перемычки лазерного пучка после линзы (минимальный радиус фокусировочного пятна)

фокусное расстояние линзы = 60 мм = 0,06 м (типичное для хирургических лазерных установок с использованием СО₂-лазера [10, с. 16 – 19])

расстояние от линзы до плоскости фокусировки

Энергетический расчёт

температура испарения водосодержащей ткани Т = 600 К (см. стр. 14 – табл. 5. Эффекты на биоткани при температурном воздействии)

начальная температура мишени Т_нач = 293 К (комнатная)

плотность мощности лазерного излучения

поглощательная способность А = 0,217

теплопроводность водосодержащей ткани с = 0,5 Вт/м?К (см. стр. 7 – табл. 2. Теплопроводность различных материалов в Вт/м?К при нормальных условиях)

температуропроводность =1,2?10^-7 м²/с (типичная для большинства тканей, см. стр. 8 – гл. «Термические свойства ткани», раздел «Накопление тепла»)

радиус лазерного луча в плоскости фокусировки (или ) = 0,1 мм = 10^-4 м (из гл. «Оптический расчёт»)

скорость сканирования = 0,2 м/с (предлагается, исходя из специфики работы с лазерным манипулятором)

учитывая, что выберем формулу

необходимая мощность лазерного излучения Р

учитывая, что коэффициент пропускания светопровода k = 0,8 [10, с. 16 – 19; 12], вычислим исходную мощность лазерного излучения, испускаемого лазером Р_исх

Итоговые выводы и рекомендации

На основании оптического и энергетического расчётов была выбрана лазерная хирургическая установка «Скальпель – 1» [см. подроб. 10, с. 16 – 19; 12], наиболее полно соответствующая необходимым условиям. Помимо необходимости придерживаться рассчитанных характеристик лазерного излучения, можно рекомендовать только учёт специфики лазерного воздействия(см. стр. 11 – 15 – гл. «Биологическое действие лазерного излучения»; стр. 33 – 37 – гл. «Практически применяемые способы удаления татуировок лазером») , стандартный уход за лазерным ожогом и особый уход за облучённой поверхностью.

Для нейтрализации болевой реакции логично использовать местное охлаждение до потери чувствительности и максимальное сокращение экспозиции и длительности импульса света [13].

В целом за облучённой поверхностью необходим нежный уход. Не рекомендуется пользоваться косметикой первые 10 – 14 дней, пока не произойдёт начальное заживление. Запрещается втирать косметику в травмированное место, т.к. дополнительная травма может привести к рубцеванию и шрамам или инфекции. Умывать облучённое место следует осторожно, мягким антиаллергическим мылом и промокать или высушивать, не тря. Необходимо избегать прямых солнечных лучей 30 – 90 дней после лечения и пользоваться защитой от солнца (абсолютной защитой от солнца является оксид цинка ZnО) [9].

Использованные материалы

1) И.Н. Белякова, В.К. Калинина. Лазеры в дерматологии и косметологии//Лазерная техника и оптоэлектроника, 1994, – вып. 3 – 4. – Стр. 38 – 41.

2) Алборова В.К. Применение инфракрасного импульсного лазерного излучения для удаления татуировок: (клинико-эксперим. исслед.). Автореф. дис. на соиск. учён. степ. канд. мед. наук. – М., 1980.

3) Акберов Р.Г., Козлова Г.Л. Опыт лазерного выпаривания татуировок//Казан. мед. журнал. 1990 – т. 71, № 6. – Стр. 443 – 445.

4) Прикладная лазерная медицина. Учебное и справочное пособие./Под ред. Х.-П. Берлиена, Г.Й. Мюллера: Пер. с нем. – М.: АО «Интерэкспорт», 1997. – Стр. 30 – 33, 42 – 45, 65 – 114, 181 – 189, 326 – 329.

5) Ракчеев А.П. Применение гелий-неоновых и неодимового лазеров в дерматологии: (Клинико-эксперим. исслед.): Автореф. дис.на соиск. учён. степ. д-ра мед. наук. (14.00.11)/Центр. н.-и. кожно-венерол. ин-т. – М., 1986.

6) А.А. Вишневский (мл.), А.С. Харитон, Л.И. Музыкант, К.Е. Шерпутовская. Морфологические изменения кожи после облучения её импульсным лазером с целью удаления татуировки//Архив патологии. 1973 – т. 35, № 4. – Стр. 59 – 63.

7) Джейс Е. Фицпатрик, Джон Л. Элинг «Секреты дерматологии»/Пер. с англ. – М.; СПб.: «Издательство БИНОМ» – «Невский диалект», 1999. – Стр.9 – 13, 400 – 411.

8) И.Ф. Воронков, В.А Тупицин. Лазеры в медико-биологической практике: учебно-методическое пособие. – Рязань: Ряз. мед. ин-т им. академика И.П. Павлова, 1980. – Стр. 98 – 101.

9) Лазерное излучение для восстановления красоты кожи: (Сб. материалов)/[Сост. И.В. Понамарёв]. – М.: Б. и., 1993.

10) Лазеры в хирургии/под ред. Скобелкина О.К. – М.: «Медицина», 1989. – Стр. 6, 16 – 19, 180.

11) Большая медицинская энциклопедия. Главн. ред. Б.В. Петровский. Изд. 3-е. [В 30-ти т.] М., «Сов. энциклопедия», 1977. – Т. 5, 7, 9, 12, 19 ,23.

12) Лазеры в клинической медицине: (руководство для врачей) под ред. С. Д. Плетнёва. – М.: Медицина, 1981. – Стр. 26 – 33.

13) Ф.В. Балюзек, М.Ф. Балюзек и др. Медицинская лазерология. – СПб.: НПО «Мир и семья – 95», ООО «Интерлайн», 2000. – Стр. 107 – 118.

14) Звелто О. Принципы лазеров: Пер. с англ. – 3-е перераб. и доп. изд. – М.: Мир, 1990. – Стр. 335 – 340, 361 – 377.

15) Крылов К.И. и др. Основы лазерной техники: Учеб. пособие для студентов приборостроительных спец. вузов/К.И. Крылов, В.Т. Прокопенко, В.А. Тарликов. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. – Стр. 150 – 154, 174 – 178, 305 – 313.

16) Методические материалы по лазерной технике ГИТМО – ГОИ (рукопись).

17) Вейко В.П., Шахно Е.А. Сборник задач по лезерным технологиям. – СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2001.

18) Конспект лекций по курсовому проекту за осенний семестр 2002/2003 г. Каф. ЛТиЭП, СПб ГИТМО (ТУ). Преподаватель: Костюк Г.К. (рукопись).

19) Статья «Удаление лазером-2» по адресу в Internet: http://www.outoffspace.narod.ru/tatoo10.html на 05.06.2003 (сайт «OutOffSpace – Всё о татуировках и пирсинге!»).

20) Статья «Хочу tatoo» (автор Демидова Татьяна) по адресу в Internet: http://www.nanya.ru/opit/177 на 05.06.2003 (сайт «Няня»).

21) Статья «Двойная» татуировка не сводится лазером» по адресу в Internet: http://tattoo.by/tattoo/doubletattoo.html на 05.06.2003 (портал «Tattoo»).