4 курс / Дерматовенерология / Лазерная_терапия_в_косметологии_и_дерматологии_Гейниц
.pdf60 |
Процесс общего старения |
|
|
растом на лице и особенно на выступающих участках носа и щек количество капиллярных эктазий увеличивается, они иногда перерастают в сенильные ангиомы или телеангиоэктазии. В старческой коже снижаются или отсутствуют полностью сосудодвигательные рефлексы, количество нервных окончаний уменьшено. Отмечается увеличение вялых и неадекватных реакций капилляров на воздействие физических и в меньшей степени химических раздражителей.
Изменение микроциркуляции кожи
Известно, что в условиях покоя одновременно функционируют не все капилляры, а лишь небольшая их часть. Большая часть капилляров или временно выключена из кровотока (закрытые капилляры), или же кровоток в них сильно замедлен [Чернух А.М. и др., 1975]. В процессе старения происходит уменьшение общего количества капилляров [Ries W., 1961]. С возрастом также наблюдается уменьшение некоторых показателей микроциркуляции по данным лазерной доплеровской флоуметрии, что можно объяснить увеличением с возрастом доли функционирующих капилляров из их общего пула, за счет чего поддерживается постоянство кровоснабжения кожи. Платой за такой механизм поддержания гомеостаза могло бы служить снижение резервных возможностей микроциркуляторного русла. Однако во всех возрастных группах происходило одинаковое 3,5–4-кратное увеличение показателей микроциркуляции после декомпрессии. Это указывает на сохранение в процессе старения резервных возможностей микроциркуляторного русла кожи за счет большой избыточности закрытых, нефункционирующих, капилляров [Тихонова И.В. и др., 2005]. Это важно с той точки зрения, что восстановление микроциркуляции, а следовательно, и полноценного питания тканей, возможно в полном объеме и в любом возрасте.
После40 летснижаетсяэластичностькожилица, особенновпараорбитальной области и в области лба, но микроциркуляция усиливается. У пациенток после 50 лет происходит деформация овала лица, снижается микроциркуляция тканей, в 1,5–2 раза увеличивается неоднородность подкожно-жировой клетчатки, уменьшается толщина кожи [Ступин В.А. и др., 2006].
Группировка старческих признаков лица и шеи по типам старения
Первый тип
Характерным для данного типа старения является начало увядания тканей. На этой стадии старения лица еще не появились морщины, нет явных изменений формы лица, кроме потери юношеской округлости, и в то же время визуально определяется начало старения. По утрам, после отдыха, лицо выглядит молодым, но к вечеру или после физических и нервных перегру-
Группировка старческих признаков лица и шеи по типам старения |
61 |
|
|
зок оно приобретает усталое старческое выражение. Регрессивные процессы еще купируются резервными возможностями. Однако данный тип старения бывает непродолжительным и сменяется вскоре другим типом старения.
Второй тип
Доминирующий признак этого типа старения лица и шеи – морщины. Так старятся обычно овальные узкие лица астеников, со слабо выраженной под- кожно-жировой клетчаткой, чаще с сухой, обезвоженной и истонченной кожей. Угруппылюдей, относящихсяковторомутипустарения, подкожно-жи- ровой слой выражен даже в юности менее значительно, чем у группы людей первого и третьего типа. Конституционально они менее склонны к полноте. В возрасте 35–40–45 лет эти люди почти полностью сохраняют стабильность веса. Увеличенный с возрастом объем кожного покрова не заполняется под- кожно-жировойклетчаткой, икожа, претерпеваяодновременноинволюционные изменения, как бы сморщивается, покрывается морщинами.
Третий тип
При этом типе старения доминирующими признаками являются изменение конфигурации лица и шеи, деформация мягких тканей. Так обычно старятся «тяжелые», с крупными чертами, полные лица, чаще с жирной пористой кожей. Хотя кожа вследствие ряда возрастных изменений уже имеет склонность к образованию морщин, однако увеличенный подкожно-жировой слой создает не только округлость форм лица, но и «подкладку» для кожи, как бы расправляет намечающиеся морщины. Таким образом, у людей, принадлежащих к данному типу старения, морщины не являются доминирующим признаком старческих проявлений. Однако кожа, теряющая с возрастом упругость, не в состоянии длительное время выдерживать нагрузку увеличенного в весе подкожно-жирового слоя, сила тяжести которого направлена (при вертикальном положении тела) в сторону нижней части лица и шеи. Кожа вместе с подкожно-жировой клетчаткой оттягивается и обвисает толстыми складками. Деформация лица проявляется «отвисшими щеками», изменением конфигурации нижней части лица: нарушается линия овала по нижней челюсти, становясь волнистой, появляются характерные возрастные мешочки. Под подбородком образуется характерный «второй подбородок» в виде жировой подушки или кожного мешка. Появляется также изменение формы тканей вокруг глазничной области – отечность, пастозность, «мешки», опущение складкиверхних век. Лицо из круглой и овальной формыпревращается в квадратное.
Четвертый тип
Комбинированный тип раннего старения лица. В начальных стадиях старения нередко встречаются смешанные формы старческих проявлений – понижение упругости мягких тканей и деформация сочетаются с морщинистыми проявлениями, при этом они выражены в равной степени. Старение по
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
62 |
Процесс общего старения |
|
|
комбинированному типу идет обычно у людей с умеренно выраженной под- кожно-жировой клетчаткой, умеренной сухостью и истонченностью кожи.
Пятый тип
У людей данного типа незначительно выражена подкожно-жировая клетчатка, но значительно развиты мышцы лица, кожа эластична, умеренной влажности и умеренной жирности, трудно смещается по отношению к подлежащим тканям, ее почти невозможно взять в складки. Эти лица старятся позднеедругих, истарениелицанепроходитчерезстадиюгипертрофиипод- кожно-жировой клетчатки, а идет в основном по пути гипотрофии и атрофии кожи и мышц лица. В поздних стадиях в связи с гипотрофией мягких тканей лица появляется большая смещаемость кожи, и становится более выраженным симптом «складки».
Шестой тип
Комбинированный тип позднего старения лица. В поздних формах естественного старения возрастные морфологические процессы, происходящие в тканях лица и шеи в течение многих лет, находят в полной мере свое внешнее отражение. Выявляются как главные, так и второстепенные признаки старения. В результате глубоких атрофических и дистрофических процессов мягких тканей и костного скелета на первый план выступает значительное изменение конфигурации лица и шеи. Западают щеки и виски, рот и глаза выглядят глубоко сидящими, подбородок, скуловые, надбровные дуги и нос как бы «выдвигаются», отчетливо выступают вперед, уменьшаются размеры нижней части лица (из-за атрофии нижней челюсти), увеличиваются нос и ушные раковины. Лицо и шея уменьшаются в объеме как за счет атрофических и дистрофических процессов, происходящих в костях, так и за счет атрофических и дистрофических процессов, происходящих в мягких тканях. Старческое лицо характеризуется комплексом проявлений: лицо изнуренное, деформированное, печальное, с заостренными чертами и резко опущенными мягкими тканями, опущенными наружными краями бровей, с нависающими складками вялой морщинистой кожи верхних век. На коже выражены себорейные кератозы, сенильные бородавки и пятна, телеангиэктазии. Лицо и шея изборождены многочисленными, глубокими морщинами.
Недавнобыларазработанаинтереснейшаяметодикадиагностикивозрастных изменений поверхностных мягких тканей лица и шеи, которая используется в пластической хирургии лица и необходима для оценки тактики лечения и реабилитации [Забелин А.С., Сергиенко Е.Н., 2009; Сергиенко Е.Н., 2010] (подробнее об этом в разделе«Некоторые методыкомплексногохирургического лечения…»).
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ
Слово ЛАЗЕР (LASER) – это аббревиатура, составленная из начальных букв английской фразы: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе означает – «усиление света в результате вынужденного излучения». Всамомназваниираскрытпринципегоработы. Есливобычном веществе свет поглощается с преобразованием энергии в тепло, переизлучается или рассеивается, то в рабочем теле лазера свет усиливается за счет поступления энергии извне, так же, как и у других источников света. Отличие же лазера, например, от лампы дневного света, заключается в том, что «вынужденное» излучениефотоновсветаинициируетсясамимижефотонами, за счет чего и происходит усиление света. При этом каждый вновь созданный фотонпохожна«родивший» егокакдвекапливоды. Этимобстоятельствоми обусловлены уникальные свойства лазерного излучения: когерентность, поляризованность и монохроматичность.
Немного об истории появления самих лазеров – основе всех лазерных медицинскихаппаратов. В1916 г. А. Эйнштейнвсвоихфундаментальныхработах «Испускание и поглощение излучения по квантовой теории» и «К квантовой теории излучения» рассмотрел процессы спонтанного поглощения и испускания излучения, а также заложил теоретические основы квантовой электроники. Более детально и последовательно квантовую теорию развил английский физик-теоретик П. Дирак. Советский физик В.А. Фабрикант в 1939 г. указал на возможность усиления света посредством стимулированного усиления и сформулировал необходимые для этого условия, а в 1951 г. с сотрудниками подал заявку на изобретение способа усиления излучения при помощи вынужденного испускания.
В 1952 г. одновременно Н.Г. Басов, А.М. Прохоров в СССР, Ч. Таунс, Дж. Тордон, Х. Цайгер в США и Дж. Вебер в Канаде независимо друг от друга предложили способ практической реализации генерации и усиления сверхвысокочастотныхэлектромагнитных колебаний(СВЧ), и в этом же году были созданы первые квантовые усилители и генераторы в СВЧ-диапазоне (мазеры). Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс (рис. 16) в 1964 г. получили за свою работу Нобелевскую премию в области физики. И только в 2000 г. наш соотечественник Ж.И. Алферов (рис. 17) получил также Нобелевскую премию за фундаментальные исследования в области полупроводников, благодаря которым были созданы в начале 60-х годов прошлого века инжекционные полупроводниковые (диодные) лазеры.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
64 |
Физические основы лазерной терапии |
|
|
Рис. 16. Создатели первого источника когерентных электромагнитных волн – мазера. Слева направо: Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс
Рис. 17. Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов
Рис. 18. Теодор Мейман 16 мая 1960 г. создал первый в мире лазер
В 1960 г. ученый из США Т. Мейман (рис. 18) впервые сконструировал собственно лазер на основерубиновогостержня(синтетическийкорунд, активированный ионами Сr3+), генерирующий излучение в импульсном режиме в видимой области спектра (длина волны 0,694 мкм). В 1961 г. заработал первый непрерывный гелий-неоновый лазер (длина волны 0,6328 мкм). В 1962–1963 гг. одновременно в СССР и США были изготовлены первые полупроводниковые лазеры. В 1966 г. К. Пател (США) первый создал лазер на смеси углекислого газа и азота (CO2-N) с длиной волны излучения 10,6 мкм, обладавший высокой выходной мощностью и работавший в непрерывном режиме. В дальнейшем происходил настоящий бум в развитии лазерной техники. Была получена генерация на сотнях веществ в очень широком спектральном диапазоне. Однако только несколько десятков типов лазеров стали выпускаться серийно, совершенствоваться технически и нашли самое широкое применение в различных областях науки и техники, в том числе и в медицине. Необходимо особо отметить, что именно в косметологии были получены первые практические результаты клинического использования лазеров.
Для правильного, осознанного, а значит и эффективного применения лазеров на практике, особенно в биологии и медицине (косметологии), понимания происходящих процессов при
Вводные определения |
65 |
|
|
взаимодействии лазерного излучения с биотканями, а также для грамотного использования лазерной аппаратуры неизбежно приходится сталкиваться с физическими терминами, ссылаться на некоторые физические явления и законы. Попытаемся в сжатой форме изложить физический смысл основных терминов и определений, имеющих отношение к нашей теме.
Вводные определения
Волна – возмущение (изменение состояния среды или поля), распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.
Математическое описание (для синусоидальных или гармонических колебаний):
I = I0 · sin( t + 0),
где: I – амплитуда волны; = 2 – циклическая частота колебаний; t – время; 0 – начальная фаза колебаний; sin (t) – тригонометрическая функция, sin (t) = cos (t ± /2), = 3,1415926.
Характеризуется следующими параметрами:
Частотаколебаний( , f, F) – физическаявеличина, равнаячислуколебаний, совершаемыхзаоднусекунду. ЕдиницаизмерениявСИ– Герц[Гц] или[1/с–1].
Период колебаний (T) – расстояние между двумя ближайшими точками волны одинаковой амплитуды, колеблющимися в одной фазе. Величина, обратно пропорциональная частоте. Единица измерения в СИ – секунда [с].
Длина волны ( ) – расстояние, на которое распространяется волна за один периодколебаний. Воптическомдиапазонеболееудобнаяединица, чемчастота, с которой длина волны связана соотношением = c/ , где с – скорость света, равная 3 · 108 м/с. Единица измерения в СИ – метр [м]. На практике чаще используют микрометр [мкм] – 10–6 метра и нанометр [нм] – 10–9 метра.
Фаза колебаний ( ) – аргумент функции, описывающей гармонические колебания, состояние колебательного процесса в определенный момент времени, = t + 0, безразмерная величина.
Законы излучения электромагнитных волн
Электромагнитная волна – переменное электромагнитное поле, периодическое изменениенапряженностиэлектромагнитно-
го поля (рис. 19).
Электромагнитное излучение (поле) –
распространяющаяся электромагнитная волна.
Свет(оптическоеизлучение) – электро-
магнитное излучение в оптическом диапа- Рис. 19. Электромагнитная волна
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
66 |
|
|
Физические основы лазерной терапии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 20. Шкала электромагнитных волн
зоне длин волн от 0,1 до 30 мкм (рис. 20). Различают три основные области: ультрафиолетовая (УФ), условно разделенная на области А, В и С, видимое и инфракрасное (ИК) излучение. Инфракрасную область также разделяют на ближнюю и дальнюю.
Характеризуют следующие параметры:
Спектр оптический – распределение по частотам (длинам волн) интенсивности оптического излучения, испускаемого рассматриваемым телом (спектр испускания) или интенсивности поглощения света при его прохождении через вещество (спектр поглощения). В зависимости от длины волны спектр подразделяетсянаультрафиолетовый: коротковолновый– 180–280 нм(областьС, или UVC), средневолновый – 280–315 нм (область В, или UVВ), длинноволновый – 315–400 нм (область А, или UVА); видимый: фиолетовый – 400–450 нм, си-
ний– 450–480 нм, голубой– 480–510 нм, зеленый– 510–575 нм, желтый – 575–585 нм, оранжевый –
585–620 нм, красный– 620–760 нм; инфракрасный:
ближняяобласть– от760 нмдо15 мкм, дальняяобласть– 15–30 мкм. Вфототерапииприменяютпрактическивсеспектральныедиапазоны.
|
|
|
|
|
|
Тепловое излучение (излучение черного тела) – |
|
|
|
|
|
|
|
электромагнитноеизлучениевоптическомдиапазо- |
|
|
|
|
|
|
|
недлинволнлюбогофизическоготела, обладающе- |
|
|
|
|
|
|
|
гоконечнойтемпературой,отличнойотабсолютного |
|
|
|
|
|
|
|
0 °К (–273 °С), и спектр которого зависит от значе- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
нияэтойтемпературы(рис. 21). Тепловоеизлучение |
|
|
|
|
|
|
|
происходит вследствие нерегулярного торможения |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
свободных электронов и характеризуется спектром |
|
|
|
|
|
|
|
различныхдлинволнвсоответствиисвышеописан- |
|
|
|
|
|
|
|
нымизаконами. Телоостывает, т. е. теряетэнергию, |
|
|
|
|
|
|
|
излучаяеевпространство, поэтомутакойтипизлу- |
|
|
|
|
|
|
|
ченияиназывается«тепловым». Спектрсолнечного |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
света очень близок к спектру излучения абсолютно |
|
Рис. 21. Распределение |
черного тела при данной температуре. Однако при |
||||||
прохождении атмосферы Земли часть энергии по- |
|||||||
энергии в тепловом спектре |
|||||||
излучения для разных |
глощается, и спектр у поверхности Земли выглядит |
||||||
|
|
температур |
несколькоиначе(рис. 22). |
||||
Законы излучения электромагнитных волн |
67 |
|
|
Рис. 22. Солнечный спектр вне атмосферы (а) и у поверхности Земли (б)
Излучение электромагнитных волн вследствие перехода связанных в атомахимолекулахэлектроновсвысокогонаболеенизкийэнергетическийуровень называется люминесценцией.
Люминесценция – неравновесное излучение света телами, избыточное над их тепловым излучением и имеющее длительность после прекращения действия возбудителя, во много раз превышающую период световых волн. По длительности условно подразделяют на флуоресценцию (кратковременное свечение – 10–9 с) и фосфоресценцию (длительное свечение – от нескольких микросекунд (10–6 с) до нескольких суток). Примером люминесцентного излучения является свет ультрафиолетовых ламп, применяемых в физиотерапии. Спектр более узкий, чем при тепловом излучении, что определяется как самой системой электрон–атом, так и способом возбуждения вещества (рис. 23). Особенностью люминесцентного излучения также является некоторая периодическая повторяемость спектральных линий.
Квант – минимальная порция энергии (Е) электромагнитного поля излучения, равная h , где h – постоянная Планка, равная 6,62 · 10–34 Дж · с; – частота излучения. Имеет импульс: р = Е/с. Напоминаем, что = c/ (длина волны). Энергия такого кванта пропорциональна частоте колебаний света.
Рис. 23. Типовой спектр люминесценции |
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
68 |
Физические основы лазерной терапии |
|
|
Фотон – квант электромагнитного поля или излучения оптического диапазона, нейтральная элементарная частица с нулевой массой покоя. Фотон часто представляют и как одиночную волну.
Физика твердого тела
Электрон – стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом qе = 1,6 · 10 Кл, массой покоя mе = 9,1 · 10–28 г.
Дырка – электронная вакансия в кристалле полупроводника, обладающая подвижностью, является положительно заряженным носителем тока в полупроводнике. Условноепонятие, позволяющеевфизикетвердоготелаописать некоторые явления, связанные с электропроводностью.
Металлы – вещества, проводящиеэлектрическийтокзасчетналичиясвободных электронов.
Диэлектрики – вещества, практически не проводящие электрический ток. Полупроводники– вещества, обладающиеэлектронной(n), идырочной(р)
проводимостью и по значению электропроводности занимающие промежуточное положение между проводниками (металлами) и изоляторами (диэлектриками).
Светоизлучающий диод – устройство на основе двух полупроводников с электронной и дырочной проводимостью. На границе между полупроводниками разного типа (полупроводниковый p-n переход) при прохождении электрического тока генерируется оптическое излучение. В английской литературе LED – Light Emitting Diode, в литературе на русском языке часто встречается сокращенное название – СИД. Такое излучение некогерентно, но в отличие от тепловых источников излучения имеет более узкий спектр (ширина спектра обычно не превышает 10–15 нм). Светоизлучающие диоды имеют низкую стоимость, надежны, работают в широком спектральном диапазоне и повсеместно применяются в медицине и косметологии (рис. 24).
Рис. 24. Типовые спектральные зависимости светоизлучающих диодов
Свойства лазерного излучения |
69 |
|
|
Однако эффективность их биологического (лечебного) действия существенно ниже, чем у диодных лазеров.
Свойства лазерного излучения
Лазер – квантовый усилитель или генератор когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона (света).
Лазерное излучение – электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность, что позволяет создать большую локальную концентрацию энергии.
Когерентность (от латинского cohaerens – находящийся в связи, связанный) – согласованное протекание во времени нескольких колебательных волновых процессов одной частоты и поляризации, свойство двух или более колебательных волновых процессов, определяющее их способность при сложениивзаимноусиливатьилиослаблятьдругдруга. Тогдаприихсложениив пространстве возникает интерференционная картина. Различают пространственную и временную когерентности.
Другими словами, когерентность – это распространение фотонов в одном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию. Излучение, состоящее из таких фотонов, называют когерентным.
Пространственная когерентность относится к волновым полям, изме-
ряемым в один и тот же момент времени в двух разных точках пространства. Еслизавремянаблюдения, равноедвумпериодамколебаний, фазаизменится не более чем на , то поля называют когерентными. Расстояние, на котором сохраняется когерентность, называют длиной когерентности (lк), т. е. на этом расстоянии наблюдаются интерференционные эффекты.
Временная когерентность описывает поведение волн в течение времени, относится к одной точке поля, но в различные моменты времени и тесно связана с понятием монохроматичности. Характеризуется таким параметром,
как время когерентности.
Пространственная когерентность определяется геометрическими размерами источника излучения, временная – спектральным составом излучения, т. е. зависимостью энергии излучения от длины волны (спектра).
Большинство лазеров, применяемых в современной лазерной терапии – диодные и имеют чрезвычайно малую длину когерентности. Для импульсных полупроводниковых лазеров lк составляет доли миллиметра. Другими словами, на небольшом расстоянии от биологического объекта излучаемое поле ведет себя как некогерентный источник (подразумевается пространственная когерентность).
Интерференция света – явление, возникающее при наложении двух или нескольких когерентных световых волн, линейно поляризованных в одной
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/