Физические свойства лазерного излучения

Применение лазера в дерматологии и косметологии

Медицинский научно-практический журнал «Лечащий врач» № 06/05

А. М. Соловьев, кандидат медицинских наук, доцент
К. Б. Ольховская, кандидат медицинских наук

Поиск новых средств и методов лечения дерматозов обусловлен непереносимостью многих лекарственных препаратов, развитием аллергических реакций различной степени тяжести, побочным действием препаратов, низкой терапевтической эффективностью общепринятых способов лечения, необходимостью совершенствовать и оптимизировать существующие методики. В связи с этим изучение возможностей различных физических факторов — ультразвука, криотерапии, фототерапии, магнитного и лазерного излучения — является важной практической задачей современной дерматологии. В данной статье описаны основные физические и терапевтические свойства лазерного излучения, а также спектр его применения в дерматологии и косметологии.

Термин «лазер» представляет собой аббревиатуру от английского Light Amplification by Simulated Emission of Radiation — усиление света с помощью индуцированного излучения.

Лазер (или оптический квантовый генератор) — это техническое устройство, продуцирующее электромагнитное излучение в виде направленного сфокусированного высококогерентного монохроматического пучка.

Физические свойства лазерного излучения

Когерентность излучения лазеров определяет постоянство фазы и частоты (длины волны) на протяжении работы лазера, т. е. это свойство, обусловливающее исключительную способность к концентрации световой энергии по разным параметрам: в спектре — очень узкая спектральная линия излучения; во времени — возможность получения сверхкоротких импульсов света; в пространстве и по направлению — возможность получения направленного пучка с минимальной расходимостью и фокусированием всего излучения в малой области с размерами порядка длины волны. Все эти параметры позволяют осуществлять локальные воздействия, вплоть до клеточного уровня, а также эффективно передавать излучение по волоконным световодам для дистанционного воздействия.

Расходимость лазерного излучения — это плоский или телесный угол, характеризующий ширину диаграммы направленности излучения в дальней зоне по заданному уровню распределения энергии или мощности лазерного излучения, определяемому по отношению к его максимальному значению.

Монохроматичность — спектральная ширина излучения и характерная длина волны для каждого источника излучения.

Поляризация — проявление поперечности электромагнитной волны, т. е. сохранение постоянного ортогонального положения взаимно перпендикулярных векторов напряженности электрического и магнитного полей по отношению к скорости распространения волнового фронта.

Высокая интенсивность лазерного излучения позволяет сконцентрировать в малом объеме значительную энергию, что вызывает многофотонные и другие нелинейные процессы в биологической среде, локальный тепловой нагрев, быстрое испарение, гидродинамический взрыв.

К энергетическим параметрам лазеров относятся: мощность излучения, измеряется в ваттах (Вт); энергия излучения, измеряется в джоулях (Дж); длина волны, измеряется в микрометрах (мкм); доза излучения (или плотность энергии) — Дж/смІ.

Лазерное излучение по своим свойствам отличается от других видов электромагнитного излучения (рентгеновское и высокочастотное γ-излучение), используемых в медицине. БСльшая часть лазерных источников излучает в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазонах электромагнитных волн, при этом основное отличие лазерного излучения от света обычных тепловых источников заключается в его пространственной и временнСй когерентности. Благодаря этому энергию лазерного излучения относительно легко передавать на значительное расстояние и концентрировать в малых объемах или в небольших временны′х интервалах.

Лазерное излучение, воздействующее на биологический объект с лечебной целью, является внешним физическим фактором. При поглощении энергии лазерного излучения биообъектом все процессы, происходящие при этом, подчиняются физическим законам (отражение, поглощение, рассеивание). Степень отражения, рассеивания и поглощения зависит от состояния кожных покровов: влажности, пигментации, кровенаполнения и отечности кожи и подлежащих тканей.

Глубина проникновения лазерного излучения зависит от длины волны, уменьшаясь от длинноволнового к коротковолновому излучению. Таким образом, инфракрасное (0,76–1,5 мкм) и видимое излучения обладают наибольшей проникающей способностью (3–5–7 см), а ультрафиолетовое и другие длинноволновые излучения сильно поглощаются эпидермисом и поэтому проникают в ткани на небольшую глубину (1–1,5 см).

Применение лазера в медицине:

• деструктивное воздействие на биологические структуры и процессы - коагуляция (в офтальмологии, онкологии, дерматовенерологии) и рассечение тканей (в хирургии);
• биостимуляция (в физиотерапии);
• диагностика - изучение биологических структур и процессов (допплеровская спектроскопия, проточная цитофотометрия, голография, лазерная микроскопия и др.).