Реферат На тему: Лазеры удаляют татуировку. Селективное лазерное разрушение татуировочного пигмента. Выполнял: студент физического факультета кафедра биофизики ФНиН Халимов Ш.Ф

Татуировк а Татуировка - древняя художественная форма, происхождение которой прослеживается вплоть до Каменного века ( до н.э). Татуировки оставались популярными в течение веков у многих культур и континентов. В качестве примера можно привести некоторых народов Востока, Океании и Африки у которых это явление было ритуалом, а с конца 20-века оно уже в качестве украшения получило широкое распространение во многих цивилизованных странах. Но уже египетские мумии (4000 до н.э) приводят доказательство попыток удаления татуировки. Татуировки не всегда одобряются обществом и часто создают барьер к занятости

Татуировк а Татуировка это несмываемый рисунок. Его наносят посредством пигмента, который как бы впрыскивается прямо под кожу. Татуировка представляет собой множество маленьких точечек, и они наполнены красящим веществом. Основная масса мастеров, занимающихся этим искусством, используют для работы электрические татуировочные машинки. Пигмент вводят под кожу с помощью специальной иглы на глубину до трех миллиметров. Так называемый перманентный макияж тоже считается татуировкой.

Бык- Власть, величие, непокорность

Свинья Свинья- Алчность и процветание, озлобленность и страсть

Панда Панда - Дружба, спокойствие, сострадание

Татуировка – это мода, прихоть дня. Не все, что модно- полезно для здоровья!

Риск для здоровья Аллергия Дерматит Экзема Столбняк Туберкулез СПИД

Гистология Мало известно относительно истории подкожной (intradermally) татуировки. Первоначально, частицы чернил найдены внутри больших фазосом в цитоплазме кератиноцитов (keratinocytes) и фагоцитарных (phagocytic) клеток, включая фибробласты, макрофаги и мастоциты. В 1 месяц деформируется базальная мембрана, и частиц чернил обнаруживаются в пределах базальных клеток. В дерме phagocytic клетки содержащие чернила, концентрируются вдоль эпидермальной-дермальной границы ниже слоя гранулированной ткани, окруженной коллагеном. При биопсии, проведенной через 2-3 месяца и 40 лет, частицы чернил найдены только в фибробластах дермы, преобладающе вокруг сосудов ниже фиброзного слоя, который заменил гранулированную ткань.

Частицы чернил и цвета Частицы татуировки первоначально рассредоточены как тончайшие гранулы в верхней дерме, но уже через 1-2 недели они агрегатируются. И в любительских и профессиональных татуировках, частицы сильно меняются в размере, форме, и локализации. Черные гранулы имеют размер мкм, бирюзовые и красные частицы вдвое больше. Обычно, татуировка размывается со временем, по-видимому, вследствие перемещения частиц чернил глубже в кожу мобильными фагоцитарными клетками. Иногда образцы биопсии старых татуировок демонстрируют пигмент в глубокой дерме, в отличие от более поверхностного размещения новых татуировок. В конечном счете, чернила татуировки появляются в региональных лимфатических узлах. Чернила татуировки удивительно гистологически нереактивный, несмотря на частое использование пигментов неизвестной чистоты. Любительские чернила татуировки состоят из простых частиц угля или индиго. Хотя и редко, красные пигменты татуировки (ртуть), желтые (кадмий), зеленые (хром), и синие (кобальт) выявляют аллергический или фото аллергический дерматит, а иногда сепсис.

За столетия исследовались различные методы удаления татуировки. Самое раннее сообщение было описание salabrasion в 543 н.э. Старые методики удаления татуировки включали разрушение или удаление внешних слоев кожи: механическими, химическими, или тепловыми средствами, сопровождающимися воспалением кожи. Механическое разрушение ткани Основной недостаток метода - высокий риск образования рубцов при глубоком удалении ткани в попытке извлечь весь пигмент татуировки. Обычен остаточный пигмент и постоперационная боль. Salabrasion, самый старый метод физического разрушения ткани – шлифовка поверхности кожи крупной солью, которую оставляют на месте после операции еще на 24 часов. Остаточный пигмент татуировки часто требует последующих обработок.

Методики удаления татуировки Дермабразия Химическое разрушение ткани Тепловое разрушение ткани Лазерное тепловое разрушение ткани

Дермабрази я Дермабразия - первичный метод механического разрушения ткани. Алмазная фреза снимает поверхность предварительно замороженной кожи. Частицы ткани и крови могут занести инфекцию в рану. Удаление ткани только до глубины папиллярной дермы минимизирует рубцевание, но оставляет пигмент, требуя дополнительных процедур.

Химическое разрушение ткани В 1888, Variot описал использование дубильной кислоты и серебряного нитрата после предварительной обработки поверхности кожи проколами и разрезами. Эта методика, известная как французский метод, также оставляет шрамы и остаточный пигмент.

Тепловое разрушение ткани Тепловое прижигание утюгом, паяльником или электрокаутером является одинаково грубым и непредсказуемым, обычно с сильными шрамами. Инфракрасный коагулятор (вольфрамовая галогенная лампа), разработанный в Германии в 1979, испускает свет с длинами волн нм с максимумом в ИК области нм. Кварцевое стекловолокно передает свет к 6 мм сапфировому наконечнику, который подводится к поверхности кожи. В этом диапазоне, первичные хромофоры ткани - вода и окисленный гемоглобин; однако, когда преобладают экзогенные пигменты татуировки, происходит неспецифическое поглощение тепла. Длительность импульса, менявшаяся в интервале сек (глубина коагуляции достигала 1 мм),. превышала тепловое время релаксации частиц татуировки, кровеносных сосудов, и других кожных структур, производя, таким образом, сильный ожог. Эта методика имеет слабое преимущество перед другими неизбирательными методами из-за шрамов и неполного удаления татуировки.

Лазерное тепловое разрушение ткани Вначале, надеялись, что лазеры обеспечат прецизионный тепловой некроз татуировки с ограниченным рубцеванием ткани. В 1963, Goldman сначала предложил удаление татуировки с использованием Rb лазера в режиме свободной генерации и непрерывные Ar и CO2 лазеры. К сожалению, ранние эксперименты игнорировали режим модулированной добротности.

Селективное лазерное разрушение татуировочного пигмента Современные лазерные технологии предлагают возможность селективно разрушать татуировки с минимальным риском рубцевания. Татуировка бледнеет в 95% случаев. Лазер удаляет татуировку короткими импульсами с малой энергией. Селективный термолиз позволяет излучению проходить сквозь кожу и поглощаться чернилами, без повреждения окружающих тканей. Свет разрушает чернила в коже, а естественные фильтрующие системы организма очищают остатки чернил. Количество лазерных процедур необходимых для успешного удаления татуировки варьируется, как и сами татуировки. Оно зависит, в первую очередь, от типа чернил, их количества и как глубоко чернила введены в кожу.

Как правило, профессиональная татуировка удаляется сложнее любительской и требует обычно 6-8 процедур. Различные цвета требуют соответствующей длины волны и, следовательно, их удаление требует варьирования лазерами. Процедура похожа на резкий удар резинового жгута Кроме того, селективный метод имеет еще несколько существенных преимуществ. В частности: Бескровность (в отличие от хирургического иссечения) Безопасность Значительный косметический эффект Отсутствие рубцов

Типы лазеров для удаления татуировок Ar лазер CO 2 лазер Q-sw Rb лазер Q-sw Nd:YAG лазер Q-sw александритовый лазер 510-нм лазер

Ar лазер Первое сообщение об использовании аргонового лазера для удаления татуировки появилось в Хотя начальный выбор Ar лазера был основан на селективном поглощении пигментами татуировки энергии с длинами волн 514 нм и 488 нм (порог для черных и красных татуировок был 6.25 Дж/см 2 по сравнению с 20 Дж/см 2 для повреждения нормальной кожи), его клиническая пригодность была ограничена поглощением меланина и гемоглобина, приводящего к тепловому повреждению окружающей кожи. Несмотря на селективное поглощение лазерной энергии, из-за большой длительности импульсов ( мсек) диффузия тепла идет от всех абсорбирующих хромофоров, приводя к неселективному тепловому разрушению и гипертрофическому рубцеванию кожи.

CO 2 лазер В начале 1980-ых, CO2 лазер стал стандартной процедурой для обработки татуировок. Лазерный луч испаряет пигмент татуировки непосредственно с прилежащей кожей. Хотя эта методика более проста, более безопасна и менее болезненна, чем методы "каменного века" dermabrasion или salabrasion, заживление было длительным со значительными шрамами, и в почти каждом случае, оставшийся пигмент давал "призрак" оригинальной татуировки.

Длина волны 10,6 мкм, полностью поглощается водой на глубине проникновения мм. Мгновенная передача тепла от поглощенного водой лазерного излучения приводит к испарению ткани. Импульсные CO 2 лазеры могут обеспечить прецизионное удаление пигмента татуировки в деликатной области века или брови. Поскольку глубина татуировки доходит до 5 мм, для удаления глубокой татуировки приходится проводить несколько лазерных облучений. В такой ситуации СО 2 лазер с импульсами мсек удаляет татуировку также как Ar лазер с тепловым некрозом и шрамами, хотя и более эффективно, благодаря большей мощности излучения.

Обработка татуировок импульсными лазерами Принцип селективного фототермолиза революционизировал удаление татуировок. Он предполагает, что лазерная длина волны соответствует поглощению хромофора, а длительность импульса равна или короче времени тепловой релаксации объекта воздействия. Микронный размер пигментных гранул предопределил выбор наносекундных лазеров, как источника облучения. Для селективного разрушения татуировочного пигмента длина волны выбирается так, чтобы достигнуть селективного поглощения для каждого цвета чернил, минимизируя тепловые эффекты от первичных эндогенных хромофоров, гемоглобина и меланина. Спектры отражения цветных пигментов могут также помочь в выборе оптимальной длины волны.

Черный пигмент поглощает на всех длинах волны с минимальным отражением, в то время как поглощение меланина в эпидермы уменьшается с увеличением длины волны. Поглощение синего и зеленого наибольшее на длинах волн нм, в то время как красный поглощает лучше всего ниже 575 нм, желтый выше 520 нм, оранжевый выше 560 нм, и фиолетовый подобен красному, как в поглощении, так и в отражении. Коричневый пигмент поглощает ниже 560 нм и телесный ниже 535 нм. Когда присутствует меланин, длина волны 1064 нм - лучший выбор, чтобы избежать повреждения эпидермы. Однако многие татуировочные чернила - смесь цветов с широким диапазоном оттенков (синий, зеленый, фиолетовый, оранжевый) и их трудно классифицировать как один пигмент. Плотность потока энергии должна быть достаточной, чтобы произвести отбеливание пигмента без кровотечения или волдырей. Большие размеры пятна облучения обеспечивают более глубокое проникновение, минимизируя повреждение кожи. Предсказание числа обработок, необходимых для удаления татуировки затруднительно. Более поверхностная татуировка и меньшая плотность пигмента - меньше число облучений, необходимых для ее удаления.

Q-sw Rb лазер В 1965 было выполнено самое первое взаимодействие пигмента татуировки с наносекундным Rb лазера. Отбеливание представляло собой быстрое, ограниченное нагревание пигмента, которое приводило к дермальной и эпидермальнойй вакуолизации. Никакого теплового некроза, но фрагменты татуировки оставались в коже при плотности потока 5.6 Дж/см 2, более высокие плотности приводили к субэпидермальным пузырям и дермальному фиброзу. В добавление, поглощение меланосом приводило к вакуолизации меланоцитов и кератоцитов, с гиперпигментацией, отмеченной в 39 % (низкие потоки) к 46 % (высокие потоки). Нормальная пигментация восстанавливалась за 4-12-месяцев.

Синие и черные пигменты отбеливаются наиболее эффективно, тогда как зеленые и желтые несколько хуже, а красный практически не отбеливался красной длиной волны (694 нм). Покраснение и точечное кровотечение вероятно представляют косвенное повреждение сосудов фотоакустическими волнами, эмитированными при взаимодействии лазерного излучения с пигментом татуировки.

Механизм действия Q-sw Rb лазера состоит в поглощении фотона пигментом татуировки внутри фибробласта. В течение 40 нсек импульса, температура превышает 1000°C. Газообразные продукты пиролиза, создаваемые перегретым паром, могут объяснить пластинчатый вид гранул после лазерного облучения. Сокращение размера частицы пигмента и фрагментация клеток, содержащих пигмент, вероятно, следует из-за быстрого теплового расширения, ударных волн, и последующей кавитации. Также наблюдается тепловое повреждение коллагена, окружающего облучаемый пигмент.

Рис.1 Любительская татуировка (слева), 1 мес. после одного облучения Q-sw Rb лазером (центр), 6 мес. после двух облучений (справа).

Рис.2 Профессиональная татуировка (слева), после 6 облучений Q-sw Rb лазером (центр) – черный и красный пигмент исчезли, зеленый пигмент оксидировался до черного. После 10 облучений пигментация медленно блекнет.

Q-sw Rb лазер эффективен в удалении татуировок с минимальным рубцеванием, хотя и требуются многократные облучения (Рис.1 и Рис.2). Обычная гиперпигментация кожи (>50% пациентов) связана в основном с типом кожи. Скорость отбеливания с более высокими плотностями и более короткими импульсами более эффективна. Но высокомощные импульсы вызывают ударную волну, которая разрывает кровеносные сосуды. Использование больших размеров пятна облучения с более низкими плотностями в большой степени устраняет эту проблему. Q-sw Rb лазер эффективно удаляет черные, иссиня-черные, и зеленые чернила, хотя зеленые чернила могут быть трудно выводимыми, несмотря на соответствие отражательных спектров длине волны 694 нм.

Q-sw Nd:YAG лазер Q-sw Nd:YAG лазер исследовался в предположении, что его длина волны (1064 нм) увеличит дермальное проникновение и уменьшит поглощение меланина, избегая тем самым пигментных изменений, особенно для более темнокожих пациентов. Q-sw Nd:YAG лазер (10 ns, 5 Hz, 6-12 Дж/см 2) несколько более эффективен Q-sw Rb лазера в удалении черного пигмента, редко создавая структурные изменения и почти без гипо- или гиперпигментации, благодаря малому поглощению меланина; коллаген практически не повреждается (Рис.3).

Рис.3 Многоцветная профессиональная татуировка Обесцвечивание после 9 обработок Q-sw 755-нм александритовым лазером (синие/черные чернила) и 4 обработки второй гармоникой 532-нм Q-sw Nd:YAG лазером (желтые/красные чернила).

Это связано с более длинной длиной волны, большей плотностью энергии, и более короткой длительностью импульсов. У большинства пациентов, обесцвечивание пигмента (>50 %) было отмечено с первого облучения. Большая частота повторения (1-10 Гц) сокращает время обработки, большие размеры пятна (до 6 мм) и оптимизация профиля пучка обеспечивают более глубокое проникновение и более эффективную обработку глубоких, плотных татуировок. минимизируют эпидермальнойе повреждение и кровотечение. Недостаток 1064 нм - ограниченный черно-темно-синий диапазон пигментов татуировки. Однако, удвоение частоты излучения лазера, λ=532 нм, позволяет эффективно обработать красный пигмент (>75%), а также оранжевый и фиолетовый. Однако желтые чернила обрабатываются плохо, по-видимому, из-за драматического уменьшения поглощения выше нм. Из-за большего поглощения меланином и гемоглобином излучения 532 нм, часто появляются пузыри и покраснения.

Q-sw александритовый лазер Q-sw александритовый лазер разработанный для обработки татуировок, имеет длину волны 755 нм, длительность импульсов нс, и частоту повторения 1 Гц. Одна сессия обработки с плотностью до 6 Дж/см 2 обеспечивает превосходные результаты в удалении черного пигмента, хорошие результаты с синим и зеленым, и плохие с красным. Для удаления татуировки требуется 4-10 обработок, выполняемых с 1-2 месячным интервалами. Подобно другим лазерам с модулированной добротностью, фрагменты пигмента татуировки захватываются макрофагоми, пигмент прогрессивно изменяется в течение этого процесса, первоначально появляясь в виде кластера резко-ограниченных гранул пигмента и принимая в пределах макрофагов аморфную форму и более светлый цвет. Клиническая или гистологическая реакции в коллагене отсутствуют.

510-нм лазер 510-нм лазер на красителе Накачиваемый импульсный лампой вспышкой (510 нм, длительность импульсов 300 ± 100 нс) был разработан как добавление к александритовому лазеру, для обработки эпидермальных меланоцитарных патологий. Эта длина волны хорошо поглощается красным пигментом, и длительность импульсов достаточно короткая, чтобы фрагментировать гранулы чернил. Обесцвечивание фиолетовых, оранжевых, и желтых пигментов, без рубцов, происходит в 3-7 обработках с плотностью 3-4 Дж/см 2, выполняемых с месячным интервалом. Никакой гипопигментации и структурных изменений.

Литература 1. Прикладная лазерная медицина Под редакцией H-P. Berlien и G. Műller, Центр лазерной и медицинской технологии ( Берлин), Москва, M. K. Nilsson, The absorption and scattering properties of tissue, Dissertation, Lund University Sweden, А. Д. Бритов, и др. Медицинский газоанализатор на лазерах и фотоприемниках ближнего ИК- диапазона. Прикладная физика, 2, Е.В. Степанов, В.А.Миляев. Применение перестраиваемых диодных лазеров для высокочувствительного анализа газообразных биомаркеров в выдыхаемом воздухе. Квантовая электроника т.32, 11, J. Wallace. Analysis of human breath holds key to disease. CDT A.B. Wolbarst, W. R. Hendee Evolving and Experimental Technologies in Medical Imaging Radiology, V. 238(1), В.В.Тучин Исследование биотканей методами светорассеяния УФН 167,5, стр.521,524 [85,100], C. Eker Optical characterization of tissue for medical diagnostics, Dissertation, Lund University Sweden, А.Vogel, V.Venugopalan Mechanisms of Pulsed Laser Ablation of Biological Tissues Chem. Rev. 103, , M. Laubscher, et al Spectroscopic optical coherence tomography based on wavelength demultiplexing and smart pixel array detection. Optics Communications, 237(4-6), , 2004

Спасибо за внимание