Меню

Мощность излучения лазерного аппарата

Почему мощность диодного лазера не показатель эффективности? Расширенная теория селективного фототермолиза

На что вы смотрите в первую очередь при выборе аппарата? Как правило, это выходная мощность диодного лазера, верно? Но давайте мы объясним вам, почему это не критерий для выбора оборудования.

Выходная мощность не является показателем эффективности диодного лазера. Китайские производители диодных лазеров, чтобы заявить свое преимущество, ввели бессмысленную гонку, постоянно увеличивая мощность излучателей не только на словах, но иногда даже на деле. Эту идею подхватили маркетологи, чтобы хоть как-то привлечь клиентов на невзрачный товар. Обычно эти параметры рисуются такими, какими их хочет видеть продавец или покупатель и в 90% случаев не соответствуют действительности.

То есть, если вы видите перед собой лазер мощностью 1000 W и 400 W, то вы не сможете определить какой из этих лазеров лучше справится со своей задачей.

Так на что же нужно обращать внимание?

Основные параметры для результативного удаления волос:

  • плотность энергии
  • длительность импульса.

Плотность энергии

Плотностью энергии показывает какое количество энергии поступает на единицу площади (Дж/см2). Это основной параметр, на который нужно смотреть при выборе аппарата для эпиляции. Плотность энергии должна распределяться равномерно по всей поверхности рабочего окна и соответствовать выдаваемой. Если в программе установлено значение 20 Дж/см2, то на выходе должно быть тоже самое значение.

Высокий показатель плотности коррелирует с более выраженным эффектом удаления волос. Но при этом и вероятность появления нежелательных побочных эффектов тоже выше.

Рекомендуемая плотность энергии воздействия указываются на лазерных устройствах, но она скорее предназначена для неопытных операторов. Более правильный метод определения оптимальной плотности потока для конкретного пациента – это оценить достижение требуемого клинического результата по перифолликулярной эритеме и отеку.

Таким образом, наилучший эффект воздействия покажет самая высокая плотность потока энергии, которая будет переносима для пациента. Клинический результат должен быть без неприятных эффектов.

Оптимальной рабочей плотностью энергии будет показатель 20-40 Дж/см2.

Длительность импульса

Этот параметр определяется как время облучения лазером в миллисекундах.

Теория селективного фототермолиза позволяет специалисту выбирать оптимальную длительность импульса, исходя из времени тепловой релаксации.

Например, терминальный волос, имеющий диаметр около 300 мкм, имеет расчетное время тепловой релаксации примерно 100 мс.

Однако, в отличие от многих других областей применения лазеров, волосяной фолликул характеризуется пространственным разделением хромофора (меланина) в волосяном стержне и биологической «мишени» — стволовых клеток в области уширения фолликула и в волосяной луковице. Расширенная теория селективного фототермолиза учитывает это пространственное разделение и вводит время теплового повреждения, которое считается более длительным, чем время тепловой релаксации.

Более короткие импульсы также могут служить удалению волос, но не так эффективны для долгосрочного результата. Более длинные импульсы более избирательны по отношению к меланину внутри волосяного фолликула и могут минимизировать повреждения кожи. Потому как продолжительность импульса дольше, чем время тепловой релаксации меланосом и меланоцитов в эпидермисе.

Как выбрать эффективный лазерный аппарат?

Плотность энергии формируется выходной мощностью излучателя, длительностью импульса (воздействия) и размером рабочего окна.

Чем меньше выходная мощность излучателя, тем больше будет длительность импульса для получения необходимой плотности энергии и наоборот.

Для примера возьмем 2 аппарата. У одного устройства фактическая мощность 1000 Вт, у второго 4000 Вт.

Аппарат №1, с фактической мощностью 1000 Вт имеет размер светового окна 10*10мм.

Рассчитываем его плотность энергии:

1000 (Вт) * 0,04 сек / 1 см2 = 40 Дж/см2

Аппарат №2 с заявленной выходной мощностью 4000 Вт, имеющий тот же размер окна 10*10мм имеет такую же плотность энергии:

(4000Вт*0,01 сек) / 1см2 = 40 Дж/см2

В обоих случаях плотность энергии получилась одинаковая. Полученная плотность энергии укладывается в стандарты. Процедура при таких параметрах должна показать одинаковый результат.

Но! Мы упустили такой параметр, как длительность импульса!

При выходной мощности 4000 Вт, чтобы достичь необходимой плотности энергии импульса, длительность импульса нужно сократить до 10 мсек.

Короткий и мощный импульс, согласно расширенной теории селективного фототермолиза, будет недостаточным для достижения долгосрочных результатов.

Источник

Основные сведения о лазерах: принцип работы и характеристики лазерного излучения

Принципы работы и механизм излучения

Лазеры – источники высококогерентного и интенсивного монохроматического излучения. Излучение генерируется за счет возбуждения активной среды (обычно газ или полупроводниковый элемент), заключенной в резонаторе. Лазерный резонатор представляет собой полое тело цилиндрической формы, изнутри покрытое отражающим слоем. Один из торцов резонатора закрыт частично отражающим зеркалом, противоположный – полностью отражающим. При накачке световые волны перемещаются внутри резонатора до тех пор, пока не станут достаточно интенсивными, чтобы пройти через частично прозрачное зеркало.

Читайте также:  Таблица коэффициентов мощности потребителей

Лазерное излучение относится к вынужденному, также его называют стимулированным. Сфера применения лазеров широка и постоянно растет, на сегодняшний день лазерные источники применяются в медицине, машинном зрении, в лазерной сварке, маркировке изделий и т. д.

Основные параметры и характеристики лазерного излучения

Диаметр пучка. За диаметр пучка принимается диаметр сечения пучка лазерного излучения на выходном торце резонатора. Способов измерения диаметра пучка достаточно много, от способа зависят и единицы измерения. Если пучок принимается за Гауссов, диаметр будет измеряться по уровню интенсивности 1/e 2 : это расстояние между такими двумя точками одномерного распределения интенсивности излучения, значение интенсивности которых в 0.135 раз меньше пика интенсивности.

Отклонение пучка. Несмотря на то, что лазерные пучки принимаются за параллельные, некоторый угол расходимости все же присутствует. Эта характеристика показывает, на какую величину отклоняется пучок от оптической апертуры по ходу распространения и измеряется в угловых единицах (радианах). В лазерных диодах угол расходимости определяется сразу двумя значениями – так проявляется астигматизм. В этом случае направление угла расходимости нужно проверять и уточнять в зависимости от конкретной схемы. На рис. 1 показана общая конфигурация лазерного диода и проявление расходимости лазерного пучка по ходу удаления экрана от источника излучения.

Рисунок 1. Общая структура полупроводникового слоя диода: профиль пучков, излучаемых такими диодами, чаще всего эллиптический

Угол веерного пучка. Обычно за веерный угол принимается угол отклонения пучка в определенной плоскости от нормали направления распространения. На рис. 2 показан вид веерного пучка лазерного диода и приведен его расчет.

Рисунок 2. Веерный угол пучка излучения лазерного диода

Выходная мощность. Выходная мощность определяется как максимальная зарегистрированная мощность, которую имеет лазерный пучок сразу после выхода из резонатора, до прохождения через какую-либо направляющую или фильтрующую оптику. Погрешность составляет порядка 10%, поэтому в паспорте приборов указываются доверительные интервалы. Профиль распределения интенсивности выходного излучения в основном характеризуется функцией Гаусса, максимум которой приходится на центр кривой, совпадающей с максимумом выходной мощности.

Класс. Диапазон мощностей лазерных источников невероятно широк. По этой причине была разработана классификация источников по силе воздействия на человека. В таблице приведена классификация лазерных источников, предложенная Центром по контролю приборов и радиационной безопасности (CDRH).

Класс

Описание

Не представляют опасности для человека.

Безопасны при эксплуатации без дополнительных приборов.

Источник



Советы по выбору терапевтических лазерных аппаратов

Терапевтические лазеры сегодня широко используются в косметологии, поскольку позволяют решить целый спектр проблем: борьба со старением, увяданием кожных покровов, морщинами, акне, нежелательными жировыми отложениями – и многие другие.

В отличие от хирургических, терапевтические лазеры воздействуют мягко, не нарушая целостности кожного покрова и других тканей, не вызывают болезненных ощущений и практически не имеют побочных эффектов.

Лазеротерапия применяется в медицине и косметологии уже более сорока лет. Первые исследования взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями были проведены в 1964–1965 гг. учеными коллективами биологических факультетов Харьковского государственного университета и Казахского государственного университета. К началу 70-х годов были накоплены опытные результаты применения низкоинтенсивного лазерного излучения в терапии различных заболеваний, но активное использование технологии началось во второй половине 80-х годов, когда был создан Научно-исследовательский институт лазерной хирургии МЗ СССР и начался промышленный выпуск первого терапевтического лазерного аппарата.

Принцип действия терапевтического лазера

Терапевтический лазер представляет собой устройство, обеспечивающее воздействие лазерным излучением низкой интенсивности (сокращенно – НИЛИ), которое, в отличие от высокоинтенсивного, не вызывает повреждения биологических тканей и обладает противовоспалительным, иммунокоррегирующим, обезболивающим, омолаживающим, антиоксидантным и регенерирующим действием. Такие лазеры часто называют атермическими или холодными.

Интенсивность воздействия лазерного излучения – количество энергии, которую лазер передает единице площади (например, квадратному сантиметру) за одну секунду. В лазерной терапии используются световые потоки низкой интенсивности, как правило до 100 мВт/кв. см, что сопоставимо с интенсивностью излучения Солнца на поверхности Земли в ясный день.

Лазерное оборудование состоит из трех основных элементов. Первый – источник энергии, или механизм накачки, который активирует рабочее тело своей энергией. На современном рынке косметологического оборудования представлены терапевтические диодные, или, как их еще называют, полупроводниковые, лазеры. Источником энергии для них является электрический ток.

Читайте также:  Средства компенсации реактивной мощности что это

Второй элемент – рабочее тело, которое является основным определяющим фактором рабочей длины волны и других свойств лазера, таких как монохромность, когерентность, узконаправленность. Чаще всего в лазерном оборудовании в качестве рабочей среды используются жидкости, газы, твердые тела и проводники. Рабочим телом для терапевтических лазеров, которые применяются в косметологии сегодня, служат полупроводники (соли свинца, GaN – нитрид галлия и азота, AlGaAs – арсенид алюминия-галлия).

Рабочее тело находится в оптическом резонаторе – системе двух и более параллельных зеркал. Вынужденное излучение рабочего тела отражается зеркалами обратно и опять усиливается, до момента выхода наружу волна может отражаться многократно. Качество изготовления и установки зеркал является определяющим для качества полученной лазерной системы.

Под воздействием НИЛИ происходит поглощение энергии фотоакцепторами, что приводит к резкому увеличению внутриклеточной концентрации кальция (Ca2+).

Фотоакцепторы – особо чувствительные сложные молекулы (белки, нуклеиновые кислоты, фосфолипиды) и простые неорганические молекулы (кислород, двуокись углерода, вода), реагирующие на лазерное излучение определенной длины волны. Для видимого диапазона фотоакцепторами служат хроматоформные (светопоглощающие) группы белковых молекул и частично кислород. НИЛИ инфракрасного диапазона преимущественно поглощается молекулами белка, воды, кислорода и углекислоты.

В результате происходит активация и высвобождение АТФ (аденозинтрифосфат – нуклеотид, играющий важную роль в обмене энергии и веществ в клетках) и изменение концентрации различных ионов, что приводит к восстановлению мембран клеток, активации процессов тканевого дыхания, повышению внутриклеточного метаболизма и усилению процессов регенерации за счет активизации деления клеток. В дальнейшем реакция переходит с клеточного уровня на уровень органов и всего организма.

Доставка излучения осуществляется путем чрескожного (наружного воздействия) с помощью излучающей манипулы, нередко оснащенной специальными насадками, например акупунктурными или лазерно-вакуумными. В косметологии используются лазеры красного и ближайшего инфракрасного диапазонов. Красное излучение проникает в дерму, а также может затрагивать подкожно-жировую клетчатку, в то время как инфракрасное проникает глубоко в ткани.

Основные физиологические эффекты применения лазеротерапии:

  • ликвидация воспалительных процессов;
  • замедление старения клеток и внеклеточной соединительной ткани;
  • улучшение эластичности, снижение плотности эпидермиса и дермы;
  • увеличение толщины эпидермального слоя и дермоэпидермального соединения;
  • реконструкция дермы за счет упорядочения структуры эластичных коллагеновых волокон с восстановлением водного сектора и уменьшением количества коллоидных масс (химические соединения недоокисленных продуктов или свободных радикалов, которые ведут к «зашлакованности»);
  • увеличение количества работающих потовых и сальных желез и нормализация их активности;
  • восстановление массы жировой ткани параллельно с нормализацией в ней метаболических процессов;
  • фиксация скоплений жировой ткани на своем естественном месте, увеличение мышечной массы с улучшением метаболических процессов и, как результат, снижение степени провисания (птоза);
  • стимуляция роста волос за счет усиления микроциркуляции и улучшения питания тканей.

Лазерную терапию можно совмещать практически с любыми процедурами, например с ультразвуковой терапией, вакуумно-роликовой терапией, гальванизацией, электрофорезом, различными видами массажа и т.д. Но важно знать, что в один день и на одном участке тела лазеротерапия несовместима с дарсонвализацией, ультрафиолетовым воздействием, охлаждающими процедурами (холодный душ, криотерапия).

Косметологические процедуры, для которых наиболее часто используется терапевтический лазер

Лазерная биоревитализация – метод введения низкомолекулярной гиалуроновой кислоты посредством лазерного излучения; обработка производится по стабильной (манипула фиксируется на конкретном участке) или лабильной методике (постепенное передвижение насадки по поверхности кожи).

Для биоревитализации применяются инфракрасные лазеры: от 785 до 950 нм. В некоторых аппаратах используются дополнительные источники излучения красного диапазона: 635 и 655 нм. Это позволяет с высокой эффективностью воздействовать на все типы кожи.

Лазерный фейслифтинг – метод подтяжки кожи путем воздействия лазерного излучателя с акупунктурной насадкой на рефлекторные точки, а именно: точки иннервации, сосудистых пучков, прикрепления мимических мышц и фасций лица.

Процедура может проводиться лазерами как красного, так и инфракрасного диапазона.

Лазерный липолиз – методика уменьшения нежелательных жировых отложений с помощью прицельного воздействия: насадка фиксируется на проблемных зонах (плечи, живот, спина, бедра) на время не более 20 минут. Перед процедурой на обрабатываемую поверхность наносят липолитический гель, который является контактной средой и ускоряет процесс липолиза. После лазерного воздействия проводятся процедуры лимфодренажа (прессотерапия, мануальный или вакуумный лимфодренаж), которые позволяют достичь видимого результата уже после первой процедуры.

На рынке лазерного оборудования для коррекции фигуры представлены в основном лазеры с длинами волн от 635 до 680 нм (красного диапазона), которые при определенных параметрах мощности (для каждого пациента выбираются индивидуально) и длительном воздействии способны проникать в подкожно-жировую клетчатку. Наиболее эффективными являются инфракрасные лазеры с длинами волн 890 и 915 нм, поскольку эти волны проникают глубоко в гиподерму.

Читайте также:  Определить производственная мощность цеха составляла

Терапия акне – воздействие лазерного излучения на кожу, при котором происходит разжижение секрета сальных желез и его выведение на поверхность кожи, а также нормализация функций сальных желез, стимуляция микрофибрилл и другие положительные эффекты.

Для терапии акне используются инфракрасные лазеры с длиной волны 890 нм, а также лазеры красного диапазона с длинами волн 635 и 650 нм, которые оказывают противовоспалительное и ранозаживляющее действие.

Противопоказания к применению лазерной терапии

  • онкологические заболевания;
  • беременность на всех сроках;
  • доброкачественные новообразования со склонностью к росту;
  • системные заболевания крови;
  • заболевания внутренних органов в стадии декомпенсации;
  • активный туберкулез;
  • острые вирусные инфекции;
  • острый и подострый периоды инсультов и инфарктов;
  • непереносимость лазерного излучения.
  • наличие в зоне воздействия корректирующих техник (инъекции ботулотоксина, мезонити, филеры, введенные не ранее 14–30 дней);
  • состояния, заболевания, осложнившиеся кровотечением (не ранее чем через 30–45 дней);
  • период лактации.

Выбираем терапевтические лазерные аппараты

Основные технические параметры, которые отличают терапевтические лазеры: мощность и длина волны. Излучение низкой мощности измеряется в основном в милливаттах (мВт) и составляет от 0,5 до 100 мВт и более. Однако точной границы уровня интенсивности, до которой лазерное оборудование относится к низкоинтенсивному, не существует. Определить, относится ли оборудование к НИЛИ, можно с помощью класса опасности лазерного оборудования. Это прописано в документах Государственного стандарта Российской Федерации ГОСТ Р МЭК 60825-1-2009 «Безопасность лазерной аппаратуры» и СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность». Согласно стандарту о лазерной безопасности аппараты делятся на 7 классов по возрастанию: 1, 1М, 2, 2М, 3R, 3B и 4. Можно считать, что аппараты классов 1, 1М, 2, 2М, 3R, а также категории 3B с мощностью излучения до 500 мВт относятся к терапевтическим низкоинтенсивным.

Классы лазерной опасности

Класс лазерной опасности Области медицины Пояснение
ГОСТ Р МЭК 60825-1-2009 СанПиН 2.1.3.2630-10
1, 1М 1 Диагностика, лазерная терапия Деградация лазеров – это необратимые изменения их активной среды (рабочего тела), приводящие к ухудшению характеристик прибора и ведущие к его выходу из строя.

Вторая важная характеристика терапевтических лазеров – длина волны. Максимальная длина волны в терапевтических лазерах составляет 1300 нм. Но для каждой из процедур существуют свои оптимальные показатели.

Длина волны измеряется в нанометрах (10−9 метра, нм) и микрометрах (10−6 метра, или 10−3 миллиметра, мкм). Один нанометр равен 0,001 микрометра.

В базовую комплектацию терапевтических лазеров входит аппарат, совмещенный с панелью управления (иногда в виде сенсорного дисплея), и манипула-излучатель. В комплект могут входить несколько излучателей, например с большой площадью рабочей поверхности для работы по телу и с малой площадью для работы по лицу. Терапевтические лазеры обладают малыми габаритами, низким энергопотреблением и возможностью установки рабочего тела прямо в манипуле, без использования световодного инструмента для доставки излучения.

Терапевтическое лазерное оборудование можно разделить на две группы:

1) профильные лазеры, предназначенные для выполнения какой-то одной услуги, например лазерной биоревитализации или коррекции целлюлита;

2) комплексные многопрофильные лазерные системы, которые сочетают в себе несколько функций.

Преимуществом многопрофильных лазеров является возможность в любой момент доукомплектовать оборудование дополнительными излучающими манипулами и насадками. Существуют комбинированные системы, в которых, наряду с лазерным, могут быть совмещены несколько типов излучения, например магнитное, светодиодное или ультразвуковое. Максимальную эффективность многих процедур обеспечивают дополнительные физические факторы. Производители рекомендуют иметь в арсенале лазерно-вакуумные и лазерно-иппликаторные насадки (игольчатые) для массажа, акупунктурные насадки для процедур лазеропунктуры и лазерного прочерчивания.

Стоимость терапевтических лазеров начинается от 40 тысяч и доходит до 2 миллионов рублей. Цена аппарата зависит от компании-производителя и страны сборки, технических возможностей, количества излучателей и насадок, наличия или отсутствия резерва их использования, а также от дополнительных типов излучения. Многопрофильные лазеры и комбинированные системы, разумеется, стоят дороже профильных лазеров.

В заключение напоминаем, что применение лазерных методик требует от предприятия индустрии красоты наличия медицинской лицензии и специалистов, имеющих право оказывать услуги на оборудовании данного класса: врачей-физиотерапевтов или врачей-дерматовенерологов, прошедших специальную подготовку по физиотерапии. Врач, допущенный к работе с лазерными аппаратами, должен пройти курсы подготовки специалистов по «Типовой программе дополнительного профессионального образования врачей по лазерной медицине» в объеме от 72 до 500 часов.

Источник