Как влияют на кожу инфракрасные лучи

Обновлено: 24.04.2024

Вред лазерного излучения (лазера)

Термин "лазер" является акронимом. Слово расшифровывается как "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (усиление светового излучения путем стимуляции его эмиссии). Следовательно, лазер представляет собой устройство, которое вырабатывает и усиливает световое излучение. Механизм его действия, т. е. стимуляция эмиссии, был открыт Эйнштейном в 1917 г. Лазеры различаются в зависимости от излучаемой мощности (от нескольких милливатт в гелий-неоновом лазере до тысяч ватт в углекислотном). Лазеры способны работать либо в постоянном, либо в импульсном режиме, генерируя миллионы ватт энергии при каждом импульсе.

1. Дивергентность. Свет, испускаемый лазером, практически не подвергается дивергенции (не отклоняется от осевой линии луча). В связи с этим энергия в луче не рассеивается. Дивергенция лазерного пучка света измеряется в миллирадианах, или 1 х 10-3 радиана. В круге имеется 2 радиана — следовательно, один миллирадиан соответствует примерно 3 мин на дуге. Типичный гелий-неоновый лазер имеет номинальную дивергенцию, равную 0,5—1,5 миллирадиан (мрад).

2. Монохроматичность. Свет лазера весьма близок к монохроматичности. Термин "монохроматичность" подразумевает присутствие света одного цвета или одной длины волны. На деле очень мало лазеров генерирует свет только одной длины волны. Обычный гелий-неоновый лазер испускает свет с длиной волны 632— 638 нм, соответствующий оранжево-красной части спектра и 1150—3390 нм, приближается к инфракрасной полосе и захватывает ее до середины. Гелий-неоновый лазер разработан для того, чтобы получать свет только одной длины волны из трех возможных, поэтому разброс в данной полосе длин волн незначителен.

3. Когерентность. Когерентность — это особое взаимоотношение между двумя волновыми процессами. Волны с одинаковой частотой, фазой, амплитудой и направлением распространения считаются пространственно когерентными. На сегодняшний день не известно ни одного источника света, который испускал бы строго когерентный свет, однако луч лазера настолько близок к когерентности, что во многих практических ситуациях его можно считать строго когерентным.

4. Высокая интенсивность. Свет лазера бывает очень интенсивным. Солнце на уровне своей поверхности испускает около 7 х 1010 BT/см2/Sr/um. Имеющиеся на сегодняшний день лазеры продуцируют более 1 х 1010 BT/cM2/Sr/um.

На рисунке ниже отмечено место лазерного излучения в электромагнитном спектре.

а) Виды лазеров. К лазерам, генерирующим ультрафиолетовые лучи, относятся следующие: эксимер (возбужденный димер) и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом (Nd:YAG). Лазеры, испускающие видимый спектр, — аргоновый, криптоновый, цветовой лазер и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом. Лазеры, генерирующие инфракрасные лучи, — углекислотный лазер и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом.

б) Применение. Лазеры могут использоваться для разрушения микроскопических участков ткани, которые слишком малы и неразделимы с помощью лезвия. За счет изменения длины волны лазерный луч может быть адаптирован к конкретному виду ткани. Это необходимо, поскольку различные ткани поглощают свет определенного цвета. В медицине применяется 4 основных вида лазеров, вошедших в обиход 15—20 лет назад. Это углекислотный, аргоновый, не-одим/YAG и рубиновый лазеры. (В названии указано вещество, которое испускает свет и тем самым определяет длину волны лазерного луча.) На современном этапе уже разработаны устройства, позволяющие использовать луч света чуть ли не во всех сферах.

Фиброоптические волокна теперь могут проникать в такие места, которые раньше считались практически недосягаемыми, например в мелкие кровеносные сосуды. Лазеры коагулируют патологические сосудистые сплетения в желудочно-кишечном тракте, предотвращая потенциально смертельные кровотечения. Тепловая энергия лазера приводит к облитерации патологических сосудов. Лазерами дробят мочевые камни, причем лечение лазером дешевле, чем ударно-волновая литотрипсия. Оно может проводиться даже тогда, когда камни оказываются неуязвимыми для ударной ультразвуковой волны. Патологическое разрастание кровеносных сосудов в сетчатке глаза (частое осложнение сахарного диабета) можно устранять светом лазера; тот же лазерный луч способен проделывать каналы для оттока влаги из камер глаза при лечении глаукомы.

Самая новейшая сфера применения — воздействие на атеросклеротические бляшки в артериях. Цель состоит в иссечении бляшки путем подведения лазерного луча через оптоволоконный зонд. Проведение катетера, внутри которого проходит фиброоптика и лазерный канал, в коронарную артерию стало реальностью. Трудность состоит в том, чтобы точно атаковать непрерывно движущуюся цель, посылая пульсирующую с частотой в тысячи герц энергию и прослеживая отражение и флюоресценцию от каждого импульса. Еще предстоит научить лазер отличать нормальные ткани от патологических. Процесс может повторяться за 1 с много раз до тех пор, пока вся бляшка не отделится.

в) Риск при использовании лазера:

1. Излучение. Большинство лазеров требует подведения тока высокого напряжения, превышающего 15 000 В.

2. Пожароопасность. Импульсный лазер способен воспламенить спирт в краске. Луч углекислотного лазера может поджечь материал, из которого сделана простыня больного.

3. Взрывоопасность. Импульсный лазер. Конденсатор импульсного лазера. Возможен взрыв при воздействии на взрывоопасные пары.

4. Токсичные химические вещества. Органическая краска может оказывать токсическое действие. Инфракрасные красители обладают канцерогенными свойствами. В процессе резки, сварки и нагревания могут выделяться монооксид углерода, токсичные хлор- и фторсодержащие газы.

5. Нелазерное оптическое излучение (например, флюоресценция через боковые стенки трубки и b-аргонионный лазер, позволяющая интенсивному ультрафиолетовому излучению распространяться в стороны от излучателя) иногда вызывает "солнечные" ожоги.

6. Высокий уровень шума. Ряд лазеров издает звук в момент вспышки, а некоторые даже получили названия в соответствии с издаваемыми звуками, как, например, "Молотилка", "Реактивный самолет".

7. Разлет опухолевых клеток. Клетки злокачественных опухолей могут разлетаться в разные стороны из-за парообразования.

8. Удар электрического тока высокого напряжения:
а. Избавьтесь от всех токопроводящих предметов (личные жетоны и т. п.).
б. При операции должен присутствовать человек, обученный приемам сердечно-легочной реанимации.
в. Заготовьте доску или веревку, которой можно оттащить попавшего под высокое напряжение.
г. Используйте толстые резиновые напольные коврики.
д. Проконтролируйте исправность электрической подводки, прежде чем открывать помещение, где находится лазер.
е. Талоны могут явиться причиной воспламенения.

г) В условиях стационара. FDA считает своим долгом предупредить всех врачей, персонал операционных, администраторов больниц и других сотрудников об опасности развития газовой или воздушной эмболии в тех случаях, когда для охлаждения наконечника волоконного лазерного зонда или для инсуффляции при выполнении внутриматочных процедур используется газ или воздух. Эмболия возникает в той ситуации, когда под давлением начинают нагнетать газ в сосудистую систему. FDA настойчиво рекомендует не использовать газ или воздух в указанных целях. Жидкость в качестве раздувающей среды позволяет достичь достаточной визуализации и одновременно охлаждает наконечник.

д) Клиническая картина. Большинство несчастных случаев происходит во время настройки прибора и наведения луча, когда работники позволяют себе работать без защитных темных очков. Лазерное излучение может либо поглощаться биологическим субстратом, либо рассеиваться, либо отражаться от него. В большинстве случаев имеет место комбинация всех перечисленных физических явлений. Однако биологический эффект обусловлен только поглощением. При длине волны от 280 нм до 3,0 мкм в инфракрасном спектре отражение может превышать 10 %, и одновременно большое количество энергии способно проникнуть вглубь, поэтому рассеяние в данном случае определяет итоговое воздействие на ткань-мишень.

е) Глаза. Если говорить о видимой части спектра и инфракрасном излучении (ИКИ), то, как правило, именно на глаза лазерное излучение действует в первую очередь. Повреждение сетчатки в области желтого пятна, самой чувствительной зоны, немедленно дает о себе знать, проявляясь тяжелой симптоматикой. Воздействие на близлежащие ткани или по периферии сетчатки может лишь в минимальной мере сказаться на зрении, а во многих случаях остается совсем не замеченным пострадавшим. Иногда после необширного ожога желтого пятна можно рассчитывать на ограниченное восстановление зрения, но это происходит л ишь через несколько месяцев после экспозиции.

Инфракрасный свет с длиной волны более 1,4 мкм способен вызвать термический ожог роговицы и конъюнктивы. Влияние ультрафиолетового лазерного излучения на биологический субстрат такое же, как при воздействии некогерентного ультрафиолета. Его следствием являются светобоязнь, слезотечение, конъюнктивальные выделения, поверхностная эксфолиация и смазанность стромального рисунка. Роговичный эпителий, по всей видимости, травмируется в результате фотохимической денатурации белков. Облучение роговицы светом в полосе УФ С (100-280 нм) и УФ В (280-315 нм) чревато развитием фотокератита. Эта патология обычно проявляется после латентного периода, который длится от 80 мин до 20 ч, в зависимости от мощности светового воздействия. Признаки поражения — ощущение песка в глазах на фоне более или менее выраженых фотофобии, слезотечения и блефароспазма.

В полосе УФИ—А (315—400 нм) фотокератит возникает при многократном повторении эпизодов облучения большой интенсивности.

ж) Кожа. Понятно, что последствия облучения кожи лазером менее тяжелы, чем поражение глаз, так как кожа способна достаточно быстро восстанавливаться. Тем не менее воздействие интенсивного света видимой части спектра вызывает депигментацию кожи, тяжелые ожоги, которые могут даже сопровождаться патологией внутренних органов. Апертура прибора, используемого для измерения воздействия лучей на кожу, из соображений максимального ограничения площади захватываемых тканей не расширяется более чем на 1 мм.

Облучение ультрафиолетовым лазером вызывает такие же изменения в коже, что и воздействие обычного УФИ, т. е. проявляется либо эритемой сразу после облучения, либо преждевременным старением и зарождением рака кожи при хроническом воздействии. Наши познания, касающиеся дозозависимых влияний УФИ на человека, в настоящее время недостаточны, особенно ощущается недостаток в эпидемиологических исследованиях по канцерогенезу, обусловленному УФИ.

з) Применение лазерного оружия. Лазеры, используемые против человека под названием "ослепляющее оружие", дают временную потерю зрения за счет ослепления или обесцвечивания фотопигментов, не влекущую за собой развития стойкого поражения глаз. В дневное время вряд ли возможно обратимое ослепление без стойких последствий. Эта мысль дала повод предложить аналогичный лазер для вооруженных сил. Примером могут служить Royal Navy Laser Dazzle Gun и противопехотные ружья, разработанные в Министерстве обороны США в рамках осуществления программ "Dazer" и "Cobra".

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Инфракрасное излучение (ИК-излучение) часть электромагнитного спектра с длиной волны &lambda = 0,76 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенности биологического действия по длинам волн ИК-излучение делится на области: коротковолновую, с &lambda = 0,7615 мкм, средневолновую, с &lambda = 16-100 мкм, длинноволновую, с &lambda100 мкм.

Инфракрасное излучение также называют тепловым излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Действие теплового излучения на организм имеет ряд особенностей, одной из которых является способность ИК лучей различной длины волны проникать на различную глубину и поглощаться соответствующими тканями, оказывая тепловое действие. Короткие инфракрасные лучи длиной до 1,4 мкм проникают в ткани на глубину нескольких сантиметров, поглощаются кровью и водой в слоях кожи и подкожной клетчатки, а также способны проникать через кости черепа и воздействовать на мозговые оболочки, мозговую ткань. ИК лучи длиной 1,4 - 10 мкм поглощаются верхним 2-х миллиметровым слоем кожи. Особенно сильно поглощаются лучи с длиной волны 6 - 10 мкм, вызывая калящий эффект.

Воздействие инфракрасного излучения на организм проявляется как общими, так и местными реакциями.

Местная реакция сильнее выражена при облучении длинноволновыми инфракрасными лучами, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости коротковолнового инфракрасного излучения больше, чем длинноволнового. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием за счет большей глубины проникновения в ткани тела.

Степень повышения температуры кожи в ответ на инфракрасное облучение находится в зависимости от его интенсивности. Инфракрасное облучение интенсивностью 949 Вт/м2 вызывает ощущение жары, жжения и повышение температуры кожи до 40 - 41 °C. При интенсивности инфракрасного облучения 1717 Вт/м2 и более температура кожи повышается на 10 - 11°С и появляется нетерпимое жжение кожи.

Наряду с ростом температуры облучаемой поверхности тела (в зависимости от времени облучения и одежды) наблюдается рефлекторное повышение температуры на удаленных от области облучения участках. Наблюдается также рефлекторное изменение частоты пульса на фоне неизменной температуры тела. При облучении различных участков тела инфракрасным излучением интенсивностью 698 - 1396 Вт/м2 частота пульса увеличивалась на 5 - 7 ударов в 1 мин. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется, в первую очередь, высокой температурой кожи. Болевое ощущение появляется при температуре кожи 40 - 45 °С (в зависимости от участка).

В основе биологического действия инфракрасного излучения лежат также сдвиги в молекулярной структуре клетки, вызванные поглощением квантов инфракрасного излучения. Поглощаясь, лучи инфракрасного излучения вызывают внутримолекулярные колебания, значительно увеличивающие скорость протекания биохимических реакций. Под влиянием инфракрасного излучения в коже, крови, цереброспинальной жидкости образуются высокоактивные вещества белкового происхождения (типа гистамина, холина, аденозина). Происходит также изменение обмена веществ в виде нерезкого снижения потребления кислорода, повышается содержание азота, уровня натрия и фосфора в крови, снижается поверхностное натяжение крови. Под влиянием инфракрасного излучения снижаются титр антител и фагоцитарная активность лейкоцитов. Сосудистая реакция протекает в зависимости от интенсивности и спектрального состава инфракрасного излучения - коротковолновая вызывает расширение сосудов, длинноволновая - сужение. Артериальное давление изменяется при интенсивности излучения, начиная с 1138 Вт/м2 при температуре воздуха 24 °С и с 775 Вт/м2 при температуре 50 °С.

Изменения в организме под воздействием инфракрасного излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади и зоны облучения. Так, наибольший эффект, наблюдается при облучении области шеи, верхней половины туловища.

Инфракрасные лучи, оказывая тепловой эффект на глаза, могут вызвать ряд патологических изменений: конъюнктивиты, помутнение и васкуляризацию роговицы и др. Длительное воздействие (10 - 20 лет) коротковолновой инфракрасной радиации большой интенсивности на глаза может вызвать поражение хрусталика - инфракрасная катаракта у сталеваров, прокатчиков, кузнецов, кочегаров, стеклодувов - катаракта стеклодувов.

Изменения на коже характеризуются эритемой, при интенсивном облучении может быть ожёг, при длительном воздействии на коже может развиться коричнево-красная пигментация.

В производственных условиях работающий человек часто окружен предметами, имеющих температуру выше температуры тела человека. Источником инфракрасного излучения в производственных условиях являются нагретые поверхности слитков, чушек, листов, поковок, разливаемый жидкий металл, открытое пламя печей, сварочное пламя (при электро- и газосварке), нагретые поверхности оборудования и т.п. По характеру излучения производственные источники тепла и лучистой энергии подразделяются на четыре основные группы: источники с температурой до 500°С - спектр содержит исключительно длинноволновое ИК-излучение источники с температурой от 500°С до 1200°С - в спектре содержится ИК-излучение коротких, средних и длинных волн, но появляется также видимое излучение слабой интенсивности, сначала красное, а затем белое источники с температурой от 1200°С до 2000°С - спектр содержит как все виды ИК-излучения, так и видимое излучение высокой яркости источники с температурой от 2000°С до 4000°С - спектр наряду с инфракрасным и видимым излучением содержит ультрафиолетовое излучение. В таких случаях тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы. Наибольшее воздействие на организм человека оказывает коротковолновое излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Наибольший нагрев кожи вызывают лучи с длиной волны около 3 мкм.

Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения. Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний:

- судорожная болезнь, вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях

- перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме основным признаком является резкое повышение температуры тела

- тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях: выполнение тяжелой физической работы при высокой температуре воздуха в сочетании с высокой влажностью. Тепловые удары возникают в результате проникновения коротковолнового инфракрасного излучения (до 1,5 мкм) через покровы черепа в мягкие ткани головного мозга

К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза.

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/кв. м. При этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей. Экраны бывают трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и становится источником теплового излучения. К непрозрачным экранам относятся: металлические (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит), асбестовые и др.

В прозрачных экранах излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической оптики, что обеспечивает видимость через экран. Прозрачные экраны выполняются из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а также к прозрачным экранам относятся пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из армированного металлической сеткой стекла.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло, то отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какие свойства экрана выражены сильнее:

- теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску

- теплопоглощающие экраны выполняют из материалов с высоким термическим сопротивлением, т.е. с малым коэффициентом теплопроводимости. В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату

- в качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используют водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла, металла (змеевики) и др.

В качестве средств индивидуальной защиты применяются фибровые и дюралевые каски, защитные очки, наголовные маски с откидными экранами, спецодежда и спецобувь.

Лечебно-профилактические мероприятия включают предварительные и периодические медицинские осмотры в целях предупреждения и ранней диагностики заболеваний у работающих.

Экспертиза ИК-излучения проводится Аккредитованным испытательным лабораторным центром ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Мордовия, аттестат аккредитации № РОСС. RU.0001.510112 от 03.06.2013г. Для этого в ИЛЦ имеется всё: опытные, высококвалифицированные специалисты, современная аналитическая и измерительная аппаратура, высокое качество исследований и измерений.

В этой статье я хочу познакомить вас с новейшей публикацией, вышедшей в журнале «International Journal of Molecular Science» в марте 2021 года.

Я часто публикую статьи о вреде или побочных эффектах лазерной эпиляции, и у вас может сложиться впечатление, что я негативно отношусь к лазерам в целом или оптической эпиляции в частности.

На самом деле это не так: лазеры играют огромную роль в разных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в медицине. И грамотное их применение в руках врачей творит чудеса.

В равной степени это относится и к лазерной эпиляции. Моё негативное отношение выражается только в осуждении двух моментов.

Во-первых, зачастую салоны лазерной эпиляции обещают удаление всех волос навсегда, а это неправда. Лазеры помогают удалить волосы на длительный срок, от 6 месяцев до нескольких лет.

Также они по-разному работают на разных зонах у разных клиентов. И надо помнить о цвете кожи и самих волос, так как оптика не работает с блондинами, седыми или рыжими волосами.

Во-вторых, любое оборудование должно применятся специалистом с учётом анамнеза клиента. Главное здесь: не навреди, а не получи прибыль и забудь. Применение таких систем без медицинского образования, а также ложные обещания – это опасный и недобросовестный путь. Но вернёмся к лазеру.

Лазеры и их влияние на кожу человека

Изобретение систем, позволяющих излучать волны определенной длины и интенсивности, произвело революцию во многих сферах жизни, включая медицину.

В настоящее время использование устройств, излучающих свет, является не только незаменимым, но и необходимым элементом многих диагностических процедур. Это также способствовало разработке новых методов лечения трудноизлечимых заболеваний.

Однако использование лазеров в промышленности и медицине может быть связано с высокой частотой чрезмерного облучения, которое может привести к травмам, а наиболее подвержены риску ткани кожи.

Лазерное облучение в низких дозах в настоящее время используется для лечения различных кожных заболеваний.

Поэтому необходимы соответствующие знания о его влиянии на метаболизм клеток дермы.

История применения лазеров

Лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) широко используются в качестве инструментов в науке, медицине и промышленности.

Самым популярным использованием является режущий инструмент.

Впервые лазер был применен в 1967 году П. Хоулдкрофтом, который использовал углекислотную модель, чтобы разрезать миллиметровый стальной лист. В настоящее время лазеры используются во всем мире для точного вырезания любых форм, в том числе трехмерных, из различных материалов.

Режущие свойства лазеров также используются в медицинской хирургии, где очень важна точность.

Второе применение лазеров - это диагностика.

Лазеры позволили создать и разработать устройства, которые, используя феномен флуоресценции в сочетании с методологией моноклональных антител, стали мощным инструментом для изучения метаболизма и функций клеток.

Третье популярное применение лазеров - лечение различных заболеваний в медицине и исправление несовершенств тела в косметологии.

Для этих целей обычно используются маломощные лазеры, влияющие на клеточный метаболизм. На веб-сайте клинических испытаний Национальной Медицинской Библиотеки в США перечислены более 2850 исследований, в которых фигурируют лазеры для лечения различных заболеваний.

Излучаемый лазерами свет имеет вид сфокусированного параллельного монохроматического (с одной определенной длиной волны) луча с очень высокой интенсивностью.

Свет лазеров отличается от света, испускаемого другими источниками, так как является последовательным, когерентным, с определенной длиной волны.

Облучение лазерами описывается несколькими параметрами, наиболее важный из которых длина волны.

Она определяет глубину проникновения света - чем выше длина волны, тем больше проникновение через ткани.

Это также связано с тепловым эффектом, который усиливается с увеличением длины волны.

Следующие параметры - это плотность энергии и продолжительность излучения. Оба определяют общую дозу излучения, поглощаемую клетками, что, в свою очередь, по-разному влияет на их метаболизм.

И еще один важный параметр воздействия на биологические ткани - это тип импульса: непрерывный или импульсный.

В этом исследовании были описаны механизмы действия ультрафиолетового (УФ), синего, зеленого, красного и инфракрасного (ИК) лазеров на клетки кожи.

Заметим, что в настоящее время в медицине используются как лазеры, так и светодиоды. Основное различие между этими источниками света заключается в том, что лазеры имеют одну длину волны с узкой спектральной шириной (около 1 нм), в то время как светодиоды имеют спектральную ширину до 80 нм по типу гаусс-спектра.

Также светодиоды имеют большую расходимость луча, чем лазеры. Поэтому лазер, работающий при той же номинальной мощности и длине волны, что и соответствующий светодиод, будет передавать больше энергии.

Следовательно, научные результаты, полученные с использованием светодиодов в экспериментальных условиях, нельзя рассматривать как результат, полученный с помощью соответствующего (по мощности и длине волны) лазера.

Лазерное взаимодействие с кожей

Кожа человека имеет особые свойства, которые определяют проникновение и поглощение лазерного света клетками кожи.

Свет, генерируемый лазерными устройствами, взаимодействует с тканью четырьмя различными способами: пропусканием, отражением, рассеянием и поглощением.

Наиболее важным для биологического действия лазерного света является поглощение. Ткань поглощает энергию фотонов, которая, в свою очередь, может повторно излучаться или преобразовываться в тепло, что увеличивает внутреннюю температуру.

Поглощение лазерного света зависит от взаимодействия с различными хромофорами - эндогенными соединениями, которые реагируют на волны определенной длины.

Вода, меланин и гемоглобин - три основных эндогенных кожных хромофора.

Лазерное рассеяние в биологической ткани определяет интенсивность световой энергии. Количество рассеиваемой энергии обратно пропорционально длине волны.

Проникновение лазерного света в биологические ткани увеличивается с увеличением длины волны до среднего инфракрасного диапазона, где вода, присутствующая в тканях, поглощает большую часть энергии лазерного света.

Точные знания о взаимодействии между лазером и кожей могут помочь специалисту выбрать определенные параметры лазера для терапии, такие как длина волны, интенсивность, продолжительность и плотность энергии луча.

В следующей статье подробно рассмотрим особенности воздействия УФ-света (10–400 нм), синего (450–495 нм), зеленого (495–570 нм), красного (620–740 нм) и инфракрасного (780 нм – 1 мм) спектров. Не пропустите :)

Статья подготовлена: Aleksandra Cios et al.

Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»

Cios, A., Cieplak, M., Szymański, Ł., Lewicka, A., Cierniak, S., Stankiewicz, W., Mendrycka, M., & Lewicki, S. (2021). Effect of Different Wavelengths of Laser Irradiation on the Skin Cells. International journal of molecular sciences, 22(5), 2437.

Продолжаю знакомить вас с публикацией, вышедшей в журнале «International Journal of Molecular Science» в марте 2021 года.

В прошлой статье мы кратко обсудили возможности применения лазеров и то, как они взаимодействуют с кожей.

Пришло время ознакомиться подробнее с основными видами излучения и тем, какое именно влияние они оказывают на клетки кожи.

Особенности воздействия лазеров разных длин волн

Давайте подробно рассмотрим особенности воздействия УФ-света (10–400 нм), синего (450–495 нм), зеленого (495–570 нм), красного (620–740 нм) и инфракрасного (780 нм – 1 мм) спектров на клетки кожи.

УФ-свет 10–400 нм

Ультрафиолетовое излучение - универсальный источник неионизирующего излучения, испускаемого солнцем, необходимо для возникновения жизни и ее развития на Земле.

УФ-излучение делится на три диапазона с различными биологическими свойствами: UVC (200–280 нм), UVB (280–320 нм) и UVA (320–400 нм).

Озоновый слой блокирует большую часть UVC, но только 5% UVB. Часть UVB, не блокируемая озоновым слоем, проникает через поверхностные слои эпидермиса и может достигать верхних слоев дермы. UVA поглощается более глубокими слоями дермы.

Есть три основных типа УФ-лазеров. Во-первых, измененный неодимовый лазер, в котором длина волны 1064 нм понижается до 353 нм с помощью специального кристалла.

Второй тип - это газовый (эксимерный) лазер, обычно применяемый при лечении псориаза. Третий тип - лазер на парах металлов.

Доказано, что УФ-излучение оказывает неблагоприятное воздействие на кожу, в том числе повреждение клеток, фотостарение и канцерогенез.

Кроме того, поглощение излучения хромофорами кожи или образование реактивных свободных радикалов (активных форм кислорода - АФК) из воды, присутствующей в коже, вызывает её преждевременное старение, изменение пигментации и потерю коллагена.

УФ-излучение влияет в основном на кератиноциты, которые, в свою очередь, начинают выделять противовоспалительные цитокины: IL-1α, IL-1β и IL-6.

UVB облучение вызывает в фибробластах значительно более высокую продукцию АФК, повреждение ДНК и нарушение митохондрий, что приводит к апоптозу, снижению пролиферации клеток и фиброзу кожи.

Однако фототерапия УФ-светодиодами 310 и 340 нм ослабляет секрецию белков, ответственных за атопический дерматит, что снижает инфильтрацию тучных клеток и воспалительные процессы, зуд, сухость, эритему и отек.

Синий свет 450–495 нм

Ученые предполагают, что прямое и продолжительное воздействие синего света, как и УФ-излучения, способствует старению кожи и канцерогенезу.

Однако некоторые данные говорят о том, что синий свет может использоваться в терапии келоидов и фиброза. В основном же лазеры синего света используются для лечения акне.

В Японии были проведены исследования о влиянии лазера (450 нм, 84 Дж/см2) на устойчивый к метициллину грибок Staphylococcus aureus. Оказалось, что синий свет может уничтожить 70% бактерий, не затрагивая кератиноциты человека.

Несмотря на эти многообещающие результаты, предполагающие противогрибковые свойства голубого лазера, синие светодиоды увеличивают производство активных форм кислорода, ингибируют пролиферацию и снижают скорость миграции человеческих фибробластов.

Совместная работа голландских и британских учёных показала способность синего света активировать опсины для заживления кожных ран и восстановления функции эпидермального барьера человека.

В последние годы использование лазеров находит применение в различных дерматологических методах лечения, включая фотодинамическую терапию при дневном свете (d-PDT).

Этот метод широко используется при лечении актинического кератоза (АК), поскольку он значительно снижает боль. Кроме того, d-PDT-терапия позволяет обрабатывать большой участок кожи, лечить несколько поражений у одного и того же пациента или нескольких пациентов одновременно.

D-PDT также была одобрена в США и европейских странах в качестве терапии болезни Боуэна, поверхностной базально-клеточной и в некоторых случаях тонкой узловой карциномы.

Фотодинамическая терапия также возможна для лечения вульгарных угрей. В последнее время исследователи пытаются улучшить эту технику и заменить дневной свет искусственными источниками.

Зеленый свет 495–570 нм

Зеленые лазеры обычно используются для лечения кожи в сочетании с красным и желтым светом, особенно у пациентов с акне.

Зеленый свет также оказывает лечебный эффект на хронический склеротический лишай, базально-клеточную карциному и винные пятна (PWS).

Другие исследования, проведенные с участием 20 пациентов с актиническим кератозом головы, показали, что всего 3 сеанса фотодинамической терапии с красным или зеленым светом вызвали ремиссию заболевания.

Однако пациенты, которые лечились красным светом, испытывали большую боль, чем пациенты, лечившиеся зеленым светом. Вероятно, это вызвано тем, зеленый свет не проникает в кожу так глубоко, как красный, и не раздражает нервные волокна.

Исследования показывают, что облучение зеленым светом достаточно безопасно и дает более многообещающие результаты, чем облучение красным или инфракрасным светом.

Красный лазер (620–740 нм)

Теодор Майман сконструировал первый лазер красного света (рубиновый лазер) ещё в 1960 году, однако он до сих пор используется для удаления татуировок, родинок и эпиляции волос.

Облучение красным лазером усиливает синтез проколлагена, экспрессию коллагена и высвобождение основного фактора роста фибробластов.

Довольно необычное исследование эффектов красного и синего лазеров было проведено в Китае. В нём эффекты облучения лазером 405 нм и 630 нм были протестированы на кератиноцитах, обработанных куркумином. Авторы заявляют, что эта необычная комбинация может быть эффективной в регулировании скорости пролиферации и апоптоза обработанных клеток.

В Корее было проведено исследование о защитном воздействии на кожу красного света от UVB-излучения. Было показано, что красный свет модулирует нормальные фибробласты, увеличивая экспрессию генов, ответственных за усиление адаптивного ответа на окислительно-восстановительный баланс, и тех генов, которые играют важную роль в процессах восстановления ДНК.

Ученые из Гонконга показали, что эффекты облучения красным светом на клетки фибробластов человека зависят от многих факторов, таких как доза энергии, длина волны лазера и условия культивирования клеток.

ИК-лазер (780 нм – 1 мм)

Самые популярные лазеры, используемые при лечении кожи, - это лазеры, излучающие инфракрасный (ИК) свет.

Спектр применения ИК-лазеров весьма широк, особенно в медицине. Обычно используемые устройства - это лазеры Er: Yag и Nd: Yag.

Как и во всех лазерах, биологические эффекты светового излучения зависят от молекулы фотоакцептора. Двумя основными типами хромофоров для ИК-света являются внутриклеточная вода и цитохромоксидаза.

Поскольку спектр электромагнитного поглощения воды в основном находится в ИК-области, поглощение фотонов в этих спектрах приводит к увеличению внутриклеточной температуры. Следовательно, биологический ответ клетки или ткани на ИК-излучение частично вызван генерируемым тепловым эффектом.

Лазеры ближнего инфракрасного диапазона предлагаются в качестве вероятного инструмента для будущей синергетической фототерапии рака.

Также исследователи считают, что модулированный Nd: YAG-лазер можно использовать для борьбы с фотостарением.

Оценивалось также влияние фотобиомодуляции (PBM) на заживление ран и микробную флору. PBM (890 нм) значительно снижет колониеобразующие единицы (КОЕ), улучшает скорость заживления ран и подвижность суставов в пораженной конечности.

Ученые полагают, что PBM поддерживает заживление ран за счет того, что иммунные клетки, в основном нейтрофилы и макрофаги, снижают локальное потребление кислорода, стимулируя лейкоциты для повышения их фагоцитарной активности и кератиноциты для их дифференцировки.

Заключение

Патрик Биттер, доктор медицины из Калифорнии, в 2016 году представил безопасный протокол лечения акне с помощью лазера, который включал 6-8 сеансов, каждый из которых состоит из трех этапов с использованием только одного устройства, но с разными длинами волн на каждом этапе.

На первом этапе использовался мощный синий свет с широкой зоной действия для уничтожения бактерий, вызывающих прыщи.

Во втором случае одновременно желтый и красный свет с меньшей площадью действия применялись для стимуляции неоколлагенеза и оказания противовоспалительного действия.

На последнем этапе использовался ИК-свет для поддержания эффекта лечения и предотвращения рецидивов.

Этот протокол привел к тому, что 80% пациентов полностью избавились от акне или достигли, по крайней мере, 75% улучшения их состояния.

Первые видимые улучшения появились уже через 2–3 дня, а через 1–3 недели после лечения исчезли 1-2-летние рубцы.

Итак, как мы увидели, лазеры имеют широкий спектр применения в медицине, особенно в дерматологии, где требуется стимуляция заживления, сокращение апоптоза и некроза, а также омоложение кожи.

Однако до сих пор ведутся споры о том, какие длины волн лазерного излучения и/или их комбинация дают самые лучшие результаты, и как их применять с наибольшей эффективностью при наименьших рисках.

Статья подготовлена: Aleksandra Cios et al.

Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»

За последние 20 лет световые методы лечения буквально наводнили рынок. Лазеры и широкоспектральная фототерапия решают самые разнообразные проблемы в медицине и косметологии.

Борьба с излишней растительностью, пигментации, телеангиоэктазии, новообразования, омоложение – это лишь небольшая часть всех возможностей терапии светом.

Сейчас трудно найти салон, где не был бы предложен оптический способ в той или иной форме. Ситуации благоприятствует еще и тот факт, что подобная область слабо регулируется законодательством.

Лицензия, выданная салону красоты, не гарантирует, что на самом оборудовании будет работать квалифицированный и опытный сотрудник.

Мало кто поинтересуется образованием или опытом косметолога, а вместе с тем подобные методы, как и практически все медицинские методы, в неумелых руках способны принести существенную опасность.

В дополнение, световая ниша (лазеры, фотоэпиляция и фототерапия) еще пока относится к малоизученным областям, и многие из долгосрочных эффектов нам еще предстоит узнать.

Существует весьма широкий разброс мнений относительно того, насколько вредно воздействие этой категории оборудования.

Кто-то заявляет, что лечение совершенно безопасно для всех и каждого, и что никаких рисков в принципе не существует и быть не может.

Другие опасаются даже близко находиться с этими машинами – как бы чего не вышло!

Кто же прав? Существует ли возможность насладиться этой техникой без вреда для здоровья и красоты?

Опасна ли лазерная эпиляция и может ли она вызвать рак

Безусловно, больше всего пересудов и опасений располагается в области онкологии: способно ли оптическое излучение поспособствовать раку?

В течение последних 25 лет было проведено совсем небольшое количество исследований, поэтому невозможно окончательно и бесповоротно поставить жирную точку «безопасности».

То есть дать гарантии, что техника полностью безопасна.

Прежде всего, стоит сказать, что вызвать злокачественное образование может то, что ведет к поломке генетического кода (или ДНК).

Ионизирующее излучение (рентген, ультрафиолетовый спектр излучения) способно нарушать связи в молекуле ДНК, что впоследствии вполне может переродиться в раковые клетки.

Важно помнить, что в отличие от лазера, где длина волны строго выверена и постоянна, широкоспектральная фототерапия (IPL) способна испускать лучи в диапазоне менее 400 нм, что приближено к ультрафиолетовому диапазону.

Тем не менее, специальные фильтры ограничивают такие лучи, не пуская их в работу.

Существует крайне малое количество работ на предмет взаимодействия обсуждаемого оборудования с генетическим материалом, и любые выводы пока еще преждевременны.

Еще один момент, на котором стоит акцентировать свое внимание: все имеющиеся исследования были проведены на видах онкологических опухолей с доброкачественным, вялотекущим течением и низким уровнем метастазирования (базальноклеточный и плоскоклеточный рак).

Но самый опасный вид - меланома - был полностью упущен из исследовательских материалов.

Опыты по воздействию фотоэпиляции и лазера на кожу

Один ученый провел опыт на мышках, подвергнув одну группу воздействию IPL, другую ультрафиолету плюс IPL, третья же была оставлена нетронутой в качестве контрольной.

Опухоли были выявлены только у мышек, обработанных УФО вместе со широкоспектральной фототерапией.

Другими словами, там, где работала одна фотоэпиляция, никаких образований выявлено не было.

Можно ли полагать, что этого достаточно, чтобы точно утверждать неканцерогенность этого способа? Полагаю, что все же требуется куда большей выборки для окончательного вердикта.

Присутствует еще один эксперимент, где был исследован уровень специального маркера повреждений ДНК, который бы продемонстрировал дефект генетической молекулы.

В этом же испытании было выполнено наблюдение на протяжении 6 месяцев без признаков появлении опухолей. Но достаточно ли 6 месяцев для окончательных итогов?

С другой стороны было изучено воздействие диодного лазера (635-670 нм) на отдельно взятые раковые клетки.

Полученные данные свидетельствовали о том, что такое излучение значительно усилило размножение клеточной культуры.

Это исследование было осуществлено в лабораторных условиях. Понятно, что повторить подобный опыт с участием людей было бы неэтично.

Поэтому, подобных работ вряд ли стоит ожидать. О чем говорят эти результаты?

О том, что используемый свет в состоянии ускорить пролиферацию уже имеющихся новообразований, и что следует быть предельно внимательным к предполагаемому месту проведения лечения.

Возможен ли рак после лазерной терапии

Всем нам уже «набил оскомину» термин свободных радикалов. Что же это такое? Это особые очень нестабильные соединения с избытком энергии, которую они стремятся кому-нибудь отдать.

При этом происходит цепная реакция, которая тоже приводит к нежелательным исходам повреждения клеток. Другими словами, это возмутители спокойствия.

Достоверные данные свидетельствуют о том, что излучение лазерного и широкоспектральных длин волн способствуют образованию свободных радикалов.

Все эти результаты указывают на очевидный факт небезопасности оптического воздействия на глубинном уровне.

Однако прямой связи между образованием опухоли и самим лечением пока установлено не было.

Означает ли это, что такой связи нет? Скорее это говорит о необходимости дополнительных исследований и времени.

Беспокойство профессионалов вызывает еще один аспект оптических процедур. Речь идет о маскировке симптомов серьезного заболевания при помощи световых методов.

Рассмотрим ситуацию подробнее. На прием пришел клиент с просьбой удалить пигментное пятно.

Неопытный и неквалифицированный специалист удалил образование, и все расстались довольные друг другом.

Но спустя небольшое время этот же клиент попал на прием к врачу, где была диагностирована меланома. Что произошло?

Симптом начинающегося поражения был удален, и тем самым болезнь прогрессировала незаметно, чтобы проявиться уже в запущенной форме.

ARPANSA (Австралийское Радиационное Общество Здоровья) заявило, что «это может иметь серьезные последствия, включая преждевременную смерть от рака кожи, который был замечен слишком поздно по причине маскировки симптомов при помощи лазера или IPL» .

В 2012 году этим сообществом был проведен опрос 430 практикующих специалистов, которые продемонстрировали, что за последние 12 месяцев диагностика злокачественных поражений кожи была пропущена или отсрочена в 62 случаях из-за того, что пигментное пятно было ошибочно удалено вышеуказанными методами.

Из 62 случаев у 22 пациентов была меланома. Смертность в случае меланомы достигает 75%, и любая отсрочка диагностики грозит стать фатальной.

Иными словами, перед посещением лазерной клиники необходима консультация с дерматологом на предмет выявления серьезных симптомов.

Кто бы мог подумать, что легкий дымок с паленым запахом, который образуется в процессе удаления растительности - не пустое облачко?

В 2016 году в журнале JAMA Dermatology была опубликована статья, которая представила детальное описание составляющих испарений.

Было найдено и идентифицировано 62 органических соединения, 13 из которых - известные канцерогены, и свыше 20 – токсичные для человека и животных субстанции.

Авторы работы заключили, что подобные вещества способны вызывать целый ряд состояний, начиная от небольшого раздражения дыхательных путей до развития полномасштабного рака.

Были даны рекомендации для предотвращения побочных эффектов, вызванных вышеозначенными испарениями.

Прежде всего, и косметолог, и клиент должны носить специальные маски, которые способны отфильтровать 95% вредных веществ.

В дополнение, необходимо установить особые системы для эвакуации воздуха. К сожалению, законодательство совершенно не устанавливает никаких особых требований к вентиляции воздуха в помещениях для лазерных установок.

Следовательно, на настоящий момент времени все остается на усмотрение каждого салона.

Нельзя не упомянуть довольно известные последствия неграмотно выполненной процедуры – ожоги, которые могут еще и инфицироваться.

Кроме того, в ряд побочных эффектов световых сеансов можно отнести гипер, гипопигментацию и рубцевания.

Большинство из этих осложнений носят временный характер, исчезая без следа.

Хорошая новость в том, что хотя ранее считалось, что и ожоги способствуют формированию новообразований, но, к счастью, эта гипотеза была развенчана в 2008 году, продемонстрировав, что связь между этими событиями отсутствует.

В защиту лазерных техник стоит отнести и эффективное удаление малоинвазивного рака кожи.

Но в этом случае ошибки стоят очень дорого, и опытные врачи предпочитают удалять подозрительные наросты по старинке вручную с последующим гистологическим исследованием.

Как можно заметить из вышесказанного обзора экспериментов, исследований и анализов, оптическое излучение, без всяких сомнений, оказывает воздействие на ткани человека.

И это влияние нельзя назвать полезным для здоровья.

Многие авторы приводят очень веский довод в пользу того, что за прошедшие годы не произошло особого всплеска онкологии, стало быть, лечение полностью безопасно.

В рассуждениях этих людей есть здравый смысл. Но следует предположить еще один вариант развития событий: может быть, не было проведено достаточно детального изучения, а может быть временной интервал еще не достаточен для того, чтобы безоговорочно признать световые техники безвредными?

В любом случае, все громче и громче раздаются призывы международных обществ по безопасности проявлять максимальную бдительность и осторожность в работе с этим типом оборудования, так как научные находки, приведенные здесь, могут быть лишь верхушкой айсберга.

Как минимум, следует соблюдать следующие принципы:

Необходимо убедиться не только в медицинской лицензии клиники, но и в соответствующем образовании и опыте самого мастера.
Важно узнать тип оборудования, наличия сертификатов на него.
Перед посещением лазерного центра следует пройти консультацию у дерматолога в обязательном порядке.
Свести к возможному минимуму процедуры, то есть делать то, что действительно необходимо.
Очень внимательно отнестись к любым внешним проявлениям на коже, и при малейших сомнениях посоветоваться с врачом-дерматологом.
Следовать всем рекомендациям лечащего специалиста.

Нужно здраво осознавать, что оптические системы – серьезное оборудование, которое в неумелых руках обладает способностью причинять вред здоровью.

Для того чтобы осуществлять подобные услуги, косметолог должен иметь соответствующий уровень подготовки, глубинное понимание процессов взаимодействия оптики с тканями, длительное обучение, обширную практику и знания техники безопасности.

В процессе консультации мастеру необходимо проговорить все возможные риски и последствия, провести подробную консультацию и собрать тщательный анамнез для выявления любых сомнительных проблем.

Помните, что ответственность за ваше здоровье лежит на вас, поэтому с вашей стороны необходимо соблюдение всех правил и врачебных рекомендаций.

Только в такой ситуации можно будет получить отличный результат с минимальным ущербом для здоровья.

Читайте также: