ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Медицина — 18.12.19
    ТЕКСТ: В'ячеслав Катречко
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Обличчя без шраму: як лазери розвивають медицину краси

    Лазерну техніку в медицині почали використовувати ще у 60-х роках минулого сторіччя. Тонкий і потужний промінь світла, яке має потрібну довжину хвилі, застосовують для проведення високоточних операцій: в офтальмології, стоматології, онкохірургії тощо. А ще лазерне обладнання значно розширює можливості лікарів-дерматологів та косметологів в усьому світі. Розповідаємо про принципи роботи, типи та особливості лазерів, що використовуються в естетичній медицині. 

    За допомогою лазерів виконують безліч косметичних процедур: епіляцію, терапію судинних та пігментних патологій, корекцію рубців, видалення татуювань, шліфування обличчя (видалення відмерлих клітин шкіри і стимулювання росту нових), фотоомолодження (розгладжування зморшок та «вирівнювання» кольору шкіри) тощо. Лазерну терапію можуть призначати і для корекції та лікування вроджених або набутих хвороб та дефектів шкіри.

     

    З чого все почалося

     

    Американський фізик Теодор Майман продемонстрував світу роботу першого оптичного квантового генератора, тобто лазера, у 1960 році. Генератор працював на кристалі штучного рубіна і випромінював світло в імпульсному режимі на довжині хвилі в 694 нанометри (надалі – нм). Перші лазери використовували в мікроелектроніці й оптиці для обробки поверхонь матеріалів. 

     

    Наступні дослідження квантових генераторів дозволили створювати їхні нові різновиди майже щорічно – для використання у різних галузях і для різних завдань. Нині лазери надзвичайно поширені, і багато людей стикалися з ними навіть у побуті: оптичні приводи у комп’ютера, принтери, зчитувачі штрих-кодів, лазерні зварювальні апарати – ось лише частина списку такого обладнання. 

     

    Впровадження лазерних технологій відкрило нову еру в хірургії. Як самостійний напрям лазерна медицина сформувалась у другій половині ХХ сторіччя. У 1962-1964 роках перші лазерні установки впровадили в онкології, офтальмології та деяких галузях хірургії, а далі цей інструмент опанували і представники інших медичних напрямів. 

     

    Хай буде світло. Як працює лазер 

     

    Фізичною основою роботи будь-якого лазера є процес вимушеного випромінювання.Вимушене випромінювання–випромінювання, що є наслідком зовнішнього впливу. Лазер складається з трьох основних компонентів: зовнішнього джерела накачування, активного лазерного середовища та оптичного резонатора. 

     

    Зовнішнє джерело накачування – це теплове, оптичне, хімічне або електричне джерело енергії, яка зрештою перетворюється на енергію лазерного випромінювання. (Наприклад, енергія, що виділяється внаслідок хімічної реакції.) Роль активного середовища можуть відігравати атоми та молекули газу, кристала або скловолокна. Оптичний резонатор – це система з двох дзеркал, між якими розташовується активне середовище. Він створює умови для вимушеного випромінювання. Як наслідок, енергія накачування збуджує атоми активного середовища, які випускають світловий промінь, що багаторазово посилюється й фокусується, проходячи через оптичний резонатор.

     

    Під час цього процесу електрон збудженого атому переходить на нижчий енергетичний рівень (ближче до ядра), що ініціює випромінювання кванта світла. Довжина хвилі лазерного випромінювання конкретного квантового генератора залежить від робочого середовища: у різних елементів різні енергетичні рівні. 

     

    Від довжини хвилі світла (а світло – це електромагнітна хвиля) залежить глибина його проникнення у біологічні тканини. У фізиці розрізняють три основні діапазони світла: ультрафіолет, видимий та інфрачервоний. Ультрафіолетове світло досить агресивно впливає на організм, тож в естетичній медицині його використовують лише для фототерапії дерматологічних захворювань шкіри. За умови довготривалого впливу ультрафіолет може спричиняти проблеми зі шкірою, очима, кровоносними судинами та імунною системою. 

     

    Найчастіше застосовується діапазон випромінювання від зеленого (від 500 нм) до ближнього інфрачервоного (до 1500 нм) світла. Сьогодні джерелами такого світла, крім лазерів, є широкосмугові імпульсні лампи (IPL), які використовуються для фотоомолодження. 

     

    Саме лазери дозволяють отримати надпотужне імпульсне випромінювання з наносекундною тривалістю імпульсів. На відміну від широкосмугових імпульсних ламп, вони генерують хвилі визначеної довжини, що дозволяє використовувати їх для прецизійних (високоточних) операцій. 

     

    Широкий попит на лазери у косметології пояснюється унікальними властивостями цього випромінювання. Перша – монохроматичність (світло одного кольору). Наприклад, у неодимового лазера – 532 нм (зелений колір), у рубінового – 694 нм (червоний колір), у діодного – 800 нм (інфрачервоний колір). А, як ми пам’ятаємо, довжина світла визначає глибину проникнення променя у тканини. 

     

    Друга особливість – когерентність: випромінювання, синхронізоване за фазою, тобто піки та спади хвиль розташовуються паралельно. Третя – колімованість. Лазерне випромінювання не розсіюється на відстані, а тому втрати енергії мінімальні. 

     

    Які лазери використовуються у косметології

     

    Рубіновий лазер став першим квантовим генератором, що використовувався у дерматокосметології. Спершу ним видаляли татуювання зі шкіри. Але такий метод спричиняв випадіння волосся в місці контакту променя зі шкірою. Коли це виявили, рубінові лазери почали використовувати для епіляції. 

     

    У дерматологічній хірургії першим почали використовувати вуглекислотний лазер неперервної дії. Він випромінює світло в інфрачервоному діапазоні на довжині хвилі приблизно 10 мікронів, що дозволяє видаляти дефекти шкіри і таким чином «омолоджувати» її. Однак великий ризик обвуглення і рубцювання та пов’язаний з цим негативний естетичний ефект значно обмежили використання таких лазерів у сучасній медицині.

     

    Через ці проблеми довелося створювати лазери, що працюють у імпульсному (дискретному) режимі випромінювання. Це режим роботи обладнання, за якого короткочасні періоди впливу чергуються з паузами. Створення таких лазерів дозволило швидко обробляти великі площі тканин, знизити негативні термічні наслідки для шкіри і забезпечити точність фокусування променя. Для косметології створений спеціальний суперімпульсний режим роботи лазера (Q-switched, ultrapulse  – англ.), що дозволяє проникати вглиб біологічної тканини на 10-100 мікронів, чого достатньо для видалення більшості підшкірних утворень.

     

    У сучасній естетичній медицині здебільшого використовується вісім типів лазерів. Рубіновим видаляють доброякісні пухлини (гемангіоми) і борються зі стійким розширенням дрібних судин шкіри (телеангіектазією), якщо немає запалення. Він проникає у дерму на 1330 мікронів. Гелій-неоновий має більшу проникну властивість (4000 мікронів), що дозволяє використовувати його для видалення різних дефектів шкіри (у тому числі пігментні плями та судинні сітки) та для лікування пульпіту і карієсу у стоматології. Діодний лазер може працювати на різних глибинах проникнення (від 1300 до 4000 мікронів) і використовується для епіляції, видалення татуювання та пігментних плям. Лазер, що працює на кристалі александриту, вважається золотим стандартом для епіляції з глибиною проникнення до волосяного фолікула (4320 мікронів). Найбільшу глибину проникнення має неодимовий лазер (5320 мікронів), який використовується для широкого спектра процедур: від видалення гемангіом до омолодження шкіри. (Є також інший тип неодимового лазера, з довжиною хвилі 1330 мікронів; він має ті самі властивості, що і рубіновий.) Ербієвий та вуглекислотний лазери працюють у верхніх шарах шкіри на глибині 3-65 мікронів і використовуються для шліфування рубців та омолодження шкіри.

     

    Як лазер впливає на біологічні тканини

     

    Під час впливу лазерного променя на біологічну тканину відбуваються три основні процеси: віддзеркалення, поглинання та пропускання з розсіюванням. Сфокусоване випромінювання (та і взагалі світло) можна розглядати не тільки як електромагнітну хвилю, а й як групу фотонів, що взаємодіють з речовиною через передавання енергії  – дякувати корпускулярно-хвильовому дуалізмуКорпускулярно-хвильовий дуалізм–властивість мікроскопічних об’єктів за одних умов виявляти властивості класичних хвиль, а за інших – класичних частинок та дослідженням Ньютона. Тому для того, щоб лазерне випромінювання дало ефект, потрібно, аби фотони поглиналися хромофорами тканини.Хромофори–атоми та молекули шкіри, що надають їй певного кольору і поглинають світло. Прикладами хромофорів шкіри є гемоглобін, меланін тощо.

     

    Фотони, що поглинаються біологічною тканиною, впливають на неї через теплову, механічну або хімічну дію. Теплова дія потрібна для фотоепіляції, ліпосакціїЛіпосакція–хірургічна операція з видалення жирових відкладень, коагуляції судин (лікування судинних патологій, розширених капілярів) та омолодження шкіри. Механічне пошкодження шкіри від лазерного випромінювання відоме як фотоакустичний ефект, що виникає під дією коротких імпульсів високої енергії. Його використовують для видалення татуювань, корекції різних дефектів пігментації шкіри. Прикладами хімічного впливу на біологічну тканину є пошкодження ДНК ультрафіолетом. Це може спричинити апоптозАпоптоз–механізм запрограмованої смерті клітини; частина здорового «життєвого шляху» клітин або злоякісне переродження клітини. 

     

    Можливість сфокусувати велику енергію на дуже малій площі дозволяє вибірково впливати на біотканину й дозувати ступінь цього впливу (від коагуляції до випаровування та навіть розрізу). Сучасна медицина дозволяє видаляти надлишок жирової тканини за допомогою взаємодії лазерного випромінювання потрібної інтенсивності з адипоцитами (клітинами, з яких складається жирова тканина). Мембрани жирових клітин руйнуються, а їхній вміст – маслянистий розчин – усувається спеціальним мікронасосом або шприцом. Процедура не потребує госпіталізації пацієнта і може бути проведена в амбулаторному режимі.

     

    Дуже важливо коректно підібрати довжину хвилі, адже кожна біологічна структура по-різному поглинає випромінювання. Вперше про це заговорили у 1983 році американські вчені Рокс Андерсон та Джон Перріш, запропонувавши світу теорію селективного фототермолізу.Селективний фототермоліз–здатність біотканин поглинати світлове випромінювання певної довжини хвилі.

     

    Те, який саме тип лазеру обере фахівець, визначається оптичним спектром поглинання тканини, з якою він працюватиме. Сьогодні такі спектри відомі для багатьох видів клітин (шкіри, м’язів, кісток, слизових оболонок тощо). Наявність тих чи тих хромофорів та їхні спектри визначають специфічність впливу лазерного випромінювання на різні косметичні дефекти. Наприклад, якщо наявні пігментні плями, основним хромофором є меланін, а у разі гемангіом – гемоглобін. Залежно від цього й обирається потужність, частота і довжина хвилі випромінювання. 

     

    Зараз розвиток лазерної медицини відбувається за трьома основними напрямками: діагностика, хірургія і терапія. Наразі світова медична спільнота намагається звести хірургічне втручання до мінімуму. За допомогою широкого діапазону характеристик та матеріалів, що використовуються у лазерній техніці, естетична медицина дозволяє видаляти більшість недоліків шкіри і навіть пропонує позбутись підшкірного жиру в різних зонах тіла.

    ТЕКСТ: В'ячеслав Катречко
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Повідомити про помилку

    Текст, який буде надіслано нашим редакторам: