Помимо теплового, свет производит другие эффекты (фотоэлектрический, биостимулирующий и т.д.), однако при большой мощности источника излучения тепловые эффекты преобладают. Узконаправленный лазерный луч, который практически не рассеивается, позволяет создать высокую плотность мощности излучения (мощность излучения, приходящаяся на единицу площади). Поэтому лазерное излучение создает столь значительный тепловой эффект, что происходит коагуляция, выпаривание (вапоризация) или обугливание (карбонизация) биологической ткани. И все же это не значит, что лазерный луч является слепой разрушительной силой. Как мы сейчас убедимся, с помощью лазера можно достичь высокой селективности воздействия на ткани.
Основной принцип фотобиологии заключается в том, что свет действует на биологический объект лишь в том случае, если объект поглощает свет. Нет поглощения - нет эффекта. В коже свет поглощается особыми веществами - хромофорами. Каждый хромофор поглощает в определенном диапазоне длин волн. Основным хромофором волос и кожи является меланин, который поглощает в УФ-диапазоне, а также в видимой области с максимальным поглощением в диапазоне 350-700 нм. Красная граница спектра поглощения меланина доходит до инфракрасной области (1200 нм). Конкурентом меланина является гемоглобин, который поглощает в УФ-области, а в видимой области имеет максимумы поглощения в диапазонах 450-500 и 500-600 нм. Белки, некоторые аминокислоты и нуклеиновые кислоты поглощают в УФ-диапазоне. Преобразование энергии лазерного луча в тепловую энергию может происходить только в том случае, если излучение поглощается. Поэтому если какой-то участок кожи содержит хромофор, поглощающий при данной длине волны, а окружающие участки его не содержат, то нагревается только та область, где присутствует хромофор. Однако вследствие переноса тепла происходит нагревание пограничных областей, даже если они не содержат или почти не содержат хромофоров.
Характер взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью зависит от плотности мощности лазерного излучения и от времени взаимодействия.
При высокой степени фокусировки (диаметр пятна 0,2 мм) наблюдается быстрое удаление ткани из области воздействия. При расфокусировке лазерного луча до 0,7 мм в диаметре скорость испарения тканей снижается, более эффективно используется тепловой разогрев тканей с четким формированием зоны коагуляции, величину которой можно варьировать, изменяя время контакта лазерного излучения с биотканями. При расфокусировке лазерного луча до 2 мм в диаметре имеет место относительно слабое тепловое воздействие на биоткани, приводящее к формированию зоны коагуляции в самых поверхностных слоях. При дальнейшей расфокусировке лазерного луча до пятна с диаметром 7 мм плотность мощности снижается до уровня, используемого для стерилизации поверхности ран (26 Вт/мм²). Для лазерной эпиляции используется лазерное излучение с энергией импульса в среднем ≈ 0.3 мДж, и с диаметром пятна фокусировки ≈ 10 мкм.
1.1.3 Преимущества и недостатки лазерной эпиляции
Благодаря локальному, короткому по времени воздействию (мкс) и быстрому охлаждению, лазерная эпиляция безболезненна и эффективна, поэтому анестезия не применяется. Быстрота метода поражает: менее 5 минут удаляются, например, волосы над верхней губой. Точность лазерных технологий настолько высока, что полностью исключает ошибку врача.
Другим несомненным преимуществом лазерной эпиляции является высокий коэффициент удаления волос (kill ratio) - процент навсегда удаленных волос за одну процедуру. Таким образом, за 3-5 процедур лазерной эпиляции вы избавляетесь от волос навсегда, а кожа станет безукоризненно гладкой и шелковистой.
Недостатки лазерной эпиляции - существующие ограничения при светлой коже и светлых волосах, а также ее высокая стоимость по сравнению с другими методами. Она зависит от количества импульсов лазерного луча, что в свою очередь определяется площадью эпиляции, количеством волос и их структурой (при жестких, темных волосах - дороже, при мягких - дешевле).
1.1.4 Предельно допустимые уровни лазерного излучения
Исследования, проведенные в последние годы, позволили определить пороговые плотности энергии для кожи и глаз животных (экспериментальным путём) и людей (преимущественно при использовании лазеров в офтальмологических и хирургических клиниках), а затем рассчитать предельно допустимые уровни для глаз и кожи человека. Предельно допустимые уровни лазерного излучения - это максимальные уровни излучения, которые при ежедневном воздействии не вызывают у людей, работающих с лазерами, заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования как в процессе работы, так и в отдаленные сроки. За ПДУ лазерного излучения принимаются энергетические экспозиции облучения тканей, представляющие собой отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка (Дж/см2). ПДУ разработаны для спектрального диапазона от 0,2 до 20 мкм и регламентируются излучением на роговице, сетчатке и коже.
Безопасные плотности энергии при облучении кожи лазерами, работающими в режиме свободной генерации в видимом диапазоне и в ближайших участках инфракрасного диапазона длин волн, составляют 1-2 Дж/см2 для одиночного импульса и 0,1 Вт/см2 - для непрерывного излучения.
1.2 Обзор промышленных выпускаемых образцов
По времени, производство лазерной техники в нашей стране можно разбить на 2 периода. До начала 90-х годов эта аппаратура разрабатывалась и выпускалась крупными промышленными предприятиями, в первую очередь, НПО «Полюс». Здесь уместно упомянуть создателя и первого Генерального директора «Полюса» профессора М.Ф.Стельмаха, внёсшего значительный вклад в становление лазерной отрасли в целом и в организацию разработок и производства лазерной медицинской техники в частности. По его инициативе в НПО «Полюс» было создано первое в стране подразделение, начавшее разработку лазерной медицинской аппаратуры. В начале 90-х резко вырос интерес к лазерной технике в связи с расширением её применения в медицине. В частности с внедрением твердотельных лазеров на рубиновом, александритовом активных элементах, а также на алюмо-иттриевом гранате с неодимом (АИГ:Nd).
В настоящее время отечественные лазерщики могут предложить здравоохранению сравнительно недорогие, малогабаритные, надёжные лазерные установки, работающие от бытовой электросети (возможно и автономное питание). Эти аппараты просты в управлении, не нуждаются в постоянном инженерном обслуживании, а большое разнообразие длин волн даёт возможность врачу подобрать требуемый характер воздействия на биоткани. Всё это создаёт хорошие предпосылки для внедрения современной лазерной медицинской аппаратуры и реализуемых с её помощью методов в массовое здравоохранение.
Развитие лазерных установок для эпиляции в России связано в большей степени с ГПО «Загорский оптико-механический завод», Центр физического приборостроения ИОФАН, «ЛОМО» Ленинград, СНПП «Исток-Лазер» Вязино, ООО «ИТ-Лагран» Москва.
Наиболее интенсивное развитие проектирования лазерных установок для эпиляции получило в США. Развитие в большей степени связано с деятельностью ведущих фирм-производителей в этой области, таких как “CoherentRadiation”, “MIRA” и “OpticsTechnologyInc.”, которые являются представителями передовой инженерной мысли. Также интенсивно ведется развитие в таких странах как Франция (ведущая фирма“Capsular”); Германия “Opteltek”, “Polytec” и “Meditec”; Израиль “Sharpan”; Южная Корея “VondarLazer” и Япония.
Со времени начала использования лазера в косметологии, развитие лазерных эпиляторов и подобной техники ведется по нарастающей. Это вызвано относительной легкостью проведения операций, её безболезненностью и дорогой стоимостью подобных операций.
Таблица 1. Технические показатели лазерных установок
| Прибор/Фирма-производитель/страна | ||||||
| Наименование и единицы измерений | «Модель-25»Россия | «Лазулет», ООО «ИТ-Лагран» Россия | «Эпилаг» ООО «ИТ-Лагран» Россия | «PINACLE»HGM, США | IG-2,HGM, США | Модерни-зируемый образец:«Квант-15М», ООО «Резерв НК» Россия |
| Длина волны излучения, мкм | 1,064 | 0,26 | 1,064 | 1,06 | 0,532 | 1,06 |
| Тип излучателя | АИГ:Nd | АИГ:Nd | АИГ:Nd | АИГ:Nd | Аргоновый | АИГ:Nd |
| Выходная мощность, Вт (энергия,Дж) | (25) | 10 и 20(2,5 и 5) | (До 15) | (0,02) | 2 | 150-200(15-20) |
| Режим работы | Импульс-ный | Импульсный и импульсно- периодичес-кий | Импульсный и импульсно- периодичес-кий | Импульс-ный | Непрерыв-ный, импульсный | Непрерывный, Импульсный |
| Длительность импульсов, мс | 5-50 | 0,01 | 10 | 0,1-3 | 1.5;2;4;5 | |
| Макс. частотаповтореня импульсов, Гц | 10 | 50 | До 3 | 0,1-35 | ||
| Диаметр пятна ЛИ, мкм | 7-12 | 0,6 | 3-5-7 | 50-400 | 100-400 | 0,2-3 |
| Пилотный лазер | красный | зеленый | красный | He-Ne | видимое излучение | красный(λ=0,63 мкм) |
| Охлаждение | Воздуш-ное | Воздушное | ЗакрытыйВоздушно-Водяной контур | - | - | ЗакрытыйВоздушно-Водяной контур |
| Питание аппарата, В/Гц | 220-240/50-60 | 110-22050-60 | 220/24050-60 | 220/50 | 220/50 | 220/50-60 |
Установки Лазулет и Эпилаг, производства объединения «ИТ-Лагран» – это компактные, современные и удобные в использовании установки для лазерной эпиляции волос. При установке данных эпиляторов не требуется дополнительного специального оборудования.
Разрабатываемая модель лазерного эпилятора «Квант-15», по сравнению с его существующими зарубежными и отечественными аналогами имеет такие схожие признаки как длина волны 1,064 мкм, длительность и мощность импульса, способ передачи излучения (с помощью оптического световода), тип охлаждения (воздушно-водяного), наличие пилотного лазера и способы изменения диаметра фокального пятна излучения (фокусировка и дефокусировка).