کلیات

لیزر (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ) (Laser)

یعنی: تقویت نور بوسیله تابش القایی.

تولید لیزر با کنار هم قرار دادن منبع انرژی ، ماده فعال و محفظه تشدید (کاواک) انجام می شود. محفظه تشدید دارای دو آینه در دو طرف خود می باشد که ضریب انعکاس یکی از آنها کمتر از صد در صد است و ماده فعال در داخل محفظه تشدید (کاواک) قرار گرفته است.

بطورکلی، عملکرد یک سیستم لیزری بدین ترتیب است که ماده فعال با دریافت انرژی ، برانگیخته شده و الکترونهای آن به لایه های بالاتر منتقل می شوند این الکترونها در برگشت به لایه اصلی خود شروع به نشر خودبخودی فوتون (نور) می نمایند فوتون های منتشر شده به آینه های کاواک برخورد نموده و منعکس می شوند و در برگشت با برخورد به اتم های ماده فعال موجب نشر برانگیخته فوتون (نور) می شوند ادامه این روند موجب تقویت نور می گردد که به آن لیزر یا تقویت نور بوسیله تابش القایی گویند همانگونه که گفته شد ضریب انعکاسی یکی از آینه ها کمتر از صد در صد است و لذا بخشی از نور تقویت شده از آن خارج می گردد که دارای مشخصات لیزر شامل تک رنگ بودن (تک طول موج) ، واگرایی کم و همدوس بودن است.                           

با توجه به مطالب بالا، تا زمانی که محفظه تشدید در حال کار است نور لیزر به طور مداوم از آن خارج می گردد و قابل بره برداری است. جذب انتخابی لیزر بوسیله مواد بیولوژیک ، دقت آن را در حیطه پزشکی به حد سلول رساند و موجب گسترش روز افزون استفاده آن در پزشکی گردید. پس از آن متخصصین امر توجه خود را به نتایج متنوع و متفاوت روشهای مختلف تابش لیزر به بافت ها معطوف کردند و دریافتند که تابش متناوب لیزر به بافت دارای نتایج متفاوتی نسبت به تابش مداوم آن است و هریک از شکل های تابش زیر ، که با تغییر فرکانس و زمانهای تابش و عدم تابش تشکیل می شوند ، خود دارای نتایج متنوع و متفاوتی بر بافت خواهند بود. به همین دلیل اغلب سازندگان سیستم های لیزری با افزودن تکنولوژی لازم امکان تابش آن به اشکال مختلف را نیز برای کاربران فراهم نمودند، که در ادامه با توضیح بیشتر به آن می پردازیم.

روش های تابش لیزر

روشهای مختلف تابش لیزر، از تابش مداوم یا منقطع آن حاصل می گردد که به شرح ذیل هستند:

الف) تابش مداوم یا پیوسته "(CW) Continuous wave"

در حالت پیوسته ، لیزر خارج شده از کاواک بدون قطع و وصل شدن بصورت مداوم به موضع هدف تابیده می شود و تا زمانی که بطور مثال پدال دستگاه را فشار می دهید نور لیزر به صورت ممتد از دستگاه خارج می گردد.

 

 

در تابش پیوسته توان لیزر نسبت به زمان تغییر نمی کند و تعداد فوتون ها در محفظه لیزر نسبت به زمان ثابت است الیته میزان کلی توان می تواند از میلی وات تا کیلووات متغیر باشد. تابش پیوسته اثرات حرارتی بالایی ایجاد کرده و موجب تخریب بافت می گردد.

 ب) تابش منقطع یا ضربانی (pulse wave)

در حالت های پالسی ، لیزر خارج شده از کاواک توسط یک سیستم الکترونیکی در فواصل منظم قطع و وصل می شود. در این حالت در زمانی که پای کاربر روی پدال دستگاه است موج لیزر مدت زمان معلوم (pulse time) ، (مثلا 450 میلی ثانیه) از دستگاه خارج شده و سپس مدت زمان معلومی (pause time) (مثلا 50 میلی ثانیه) توقف می یابد.

 

همانگونه که ملاحظه می کنید لیزر در مدت زمان مشخصی به بافت می تابد و در مدت زمانی دیگر تابش لیزر متوقف می شود. تابش پالسی لیزر شرایطی را فراهم می کند تا بتوان ضمن استفاده از توان بالای لیزر در بافت هدف ، از آسیب های حرارتی که در حالت پیوسته به حداکثر می رسد، جلوگیری نمود. بدین ترتیب که زمان استراحت یا  pause time برحسب زمان استراحت حرارتی بافت تنظیم می گردد. زمان استراحت حرارتی بافت زمانی است که در طی آن 50 درصد انرژی حرارتی از بافت هدف به اطراف هدایت می شود. بطور مثال Hair Removal عرض پالس طوری تنظیم می گردد که انرژی حرارتی در فولیکول مو محبوس ، ولی در اپیدرم منتشر شود و به عبارت دیگر زمان استراحت بیش از زمان استراحت حرارتی پوست و کمتر از زمان استراحت حرارتی فولیکول باشد و لذا بدون آسیب به اپیدرم ، فولیکول مو تخریب می گردد. این قابلیت ویژه لیزرهای پالسی ، منشاء تولید انواع لیزرهای پالسی با عرض پالس متفاوت گردید که بطور کلی در سه گروه دسته بندی می شوند:

1-   لیزرهای Long Pulse (با عرض پالس میلی ثانیه)

2-   لیزرهای Short Pulse (با عرض پالس میکرو ثانیه)

3-   لیزرهای Q-Switched (با عرض پالس نانو ثانیه)

با توجه به مطالب فوق می توان با کاهش عرض پالس توان آن را افزایش داد بطوریکه میزان انرژی اعمال شده به بافت هدف، نسبت به حالت پیوسته یکسان باشد ولی اثرات حرارتی حالت پیوسته را موجب نگردد. به همین دلیل، امروزه استفاده از لیزرهای پالسی در پزشکی گسترش فراوانی یافته و توانسته است دقت بسیاری از اعمال پزشکی را که با عوارض جانبی خطرناکی همراه بودند به حد قابل توجهی بالا برد. به عبارت دیگر پالسی کردن یک لیزر علاوه بر افزایش دقت آن در برخی از اعمال ، اندیکاسیون های کاربرد آن را نیز به طور قابل توجهی افزایش می دهد به دو مثال زیر توجه کنید:

لیزر CO2 در حالت پیوسته صرفا برای برش بافتی قابل استفاده است ولی در صورت پالسی کردن آن ، می توان ازآن در حالت Long Pulse جهت coagulation و برش بافتی و در حالت Short Pulse (Super Pulse) جهت لایه برداری سطحی پوست (Resurfacing) استفاده نمود.

لیزر Nd:Yag در حالت Long Pulse جهت از بین بردن موهای زائد و ضایعات عروقی (Vascular,Hair Removal) و در حالت Short Pulse جهت جوانسازی پوست (Non ablative Rejuvenation) و در حالت Q-Switched جهت برداشتن ضایعات پیگمانته طبیعی و مصنوعی (Tattoo) استفاده می گردد.

همانگئنه که اشاره شد عرض پالس(زمان هر پالس) بسته به نوع کاربرد لیزر ، شرایط بیولوژیکی بافت هدف و اهداف درمانی مورد نظر قابل تغییر بوده و براساس آن تنظیم می گردد بطوریکه بافت هدف (ماده بیولوژیکی هدف مثل پیگمان) بیشترین انرژی را دریافت کند و بافت های غیر هدف کمترین انرژی را دریافت کرده و کمترین آسیب را متحمل شوند. در ادامه به چند پارامتر دیگر لیزرهای پالسی ، که شناخت آنها دز استفاده از سیستمهای لیزری لازم به نظر می رسند ، نیز اشاره می گردد:

1-   Pulse width : عرض پالس یا مدت زمان یک پالس که در بالا توضیح داده شد.

2-   Peak Power : ماکزیمم مقدار توان در یک پالس

3-   Pulse Energy : میزان انرژی هر پالس که به توان ماکزیمم و عرض پالس بستگی دارد و بصورت زیر محاسبه می شود.

(Pulse width * Peak Power) Pw * Pp = انرژی هر پالس

 

4-   Repetition Rate (فرکانس): تعداد پالس ها را در یک ثانیه گویند که بر حسب هرتز بیان می شود. به عنوان مثال در شکل مقابل در مدت یک ثانیه سه پالس وجود دارد لذا نرخ تکرار یا فرکانس آن سه هرتز است.

 

5-   توان متوسط: چون حالت پالسی تابش لیزر قطع و وصل می گردد لذا با در نظر گرفتن زمان های عدم تابش (Pause Time) ، توان ماکزیمم اعمالی به بافت کاهش می یابد به همین دلیل توان لیزرهای پالسی بطور متوسط بیان شده و بصورت زیر محاسبه می شود:

(Rr)  نرخ تکرار * (EP) انرژی پالس = (Pav)توان متوسط

Rr * Pw * Pp = (Pav)

 

همانطور که قبلا اشاره شد عرض پالس در لیزرهای پالسی برحسب اهداف درمانی و ساختار فیزیولوژیک بافت هدف تنظیم می گردد. لذا در اینجا یادآوری این نکته مهم ضروری است که برای کار با لیزر، شناخت اجمالی و درست از پارامترهای یاد شده لازم است زیرا با شناخت کافی این پارامترها ، می توان تنظیمات مختلفی را برحسب اهداف درمانی در لیزرها ایجاد کرد. برای مثال با افزایش فرکانس می توان توان متوسط را افزایش داد و یا با افزایش توان ماکزیمم و کاهش عرض پالس ، بدون ایجاد آسیب های حرارتی می توان انرژی بیشتری را به بافت هدف رساند.

بطور خلاصه می توان گفت سازندگان لیزرهای پزشکی با پالسی کردن آنها ، دنیای جدیدی از کاربردهای لیزر را به روی کاربران خود گشودند که خود از فرمول ها و روشهای علمی ویژه ای برخوردار بوده و کاربردهای فروان تازه و ایمنی را فراهم آورده است به همین دلیل امروزه به ندرت سیستم لیزری را می توان یافت که در آن از حالت پالسی بهره نگرفته باشند. لیزر Q-Switched-Nd:Yag یک نمونه موفق در پالسی کردن لیزر برای اهداف درمانی ایمن می باشد که در ادامه بحث به آن می پردازیم.

Q-Switched-Nd:Yag

لیزر Nd:Yag از برانگیختن کریستال aluminum garnet yettrium doped Neodymium در محفظه تشدید (کاواک) تولید می شود. نور خروجی آن در محدوده مادون قرمز و طول موج آن 1064 نانومتر می باشد. این لیزر در مد پیوسته (CW) و Long pulse برای انجام برش یا انعقاد بافتی و نیز انجام موفق و موثر Long-term Hair Removal استفاده می شود. همانگونه که در بخش قبل مطرح شد تابش لیزر با هریک از حالت های پالسی، کاربردهای جدیدی را بدان می افزاید که بعضاً روشهای ایمن و موفق تر از روشهای قبل هستند. لیزر Nd:Yag نیز با عرض پالس نانوثانیه (حالت Q-Switched ) برای برداشتن ضایعات پیگمانته به ویژه Tattoo استفاده می گردد که در ادامه بحث به توضیح آن خواهیم پرداخت.

یادآوری این نکته در اینجا ضروری است که برای پالس کردن لیزرها در حالت های Long pulse و Short Pulse از یک سیستم الکترونیکی به منظور قطع و وصل کردن نوور لیزراستفاده می شود که ولی در حالت Q-Switched از Pockels cell محبوس می شوند و با فشار دادن پدال این سوئیچ عمل کرده و اجازه می دهد لیزر با انرژی بسیار بالا در زمان بسیار کوتاه (مثال 6 نانوثانیه) از دستگاه خارج گردد.

تماس با ما

 بابل، میدان کشوری، خ, سرگرد قاسمی، جنب آزمایشگاه فیروزجاهی، مجتمع باران طبقه سوم

 

 تلفن : 32288838 - 011

 

 ایمیل : info @ dr-adabi.ir

 

 سایت : www.dr-adabi.ir

Template Design:Dima Group