Principles-and-Choice-of-Laser-Treatment-in-Dermatology-Chuong-1-CAC-NGUYEN-LY-CUA-LASER-Bs.-Truong-Tan-Minh-Vu

Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology CHƯƠNG 1: CỗC NGUYổN Lí CA LASER Biãn dch: Bs Trng Tấn Minh Vũ 1.1! Sự tạo tia laser Bs T r ng T n M in h V Thế giới bao gồm ‡nh s‡ng vˆ vật chất Khi ‡nh s‡ng vˆ vật chất gặp nhau, chœng tương t‡c với vˆ tạo biến đổi vật lý vˆ h—a học kh‡c V’ dụ, bạn đứng bầu trời m•a thu xanh, bạn c— thể cảm thấy thể n—ng l•n thời tiết m‡t mẻ (H“nh 1.1) Hiện tượng nˆy xảy ‡nh s‡ng chuyển h—a thˆnh nhiệt da Ngược li, nh sng c Hnh 1.1 ỗnh sng v vt chất thể tạo c‡ch cung cấp lượng vˆo vật chất Hiện tượng nˆy sử dụng tạo tia laser Mỗi s—ng điện từ c— bước s—ng vˆ tần số ri•ng [4] Tia laser sử dụng chủ yếu 1.1.1! Bức xạ điện từ lĩnh vực da liễu thường lˆ s—ng điện từ nanomet (nm), mt n v ca sng Ph ỗnh sng c n—i đến chủ yếu phạm điện từ sử dụng lĩnh vực da liễu vi khả kiến- nh“n thấy (400-760 nm) bao gồm tia cực t’m (UV), ‡nh s‡ng khả Nhưng ‡nh s‡ng khả kiến lˆ ‡nh s‡ng kiến, hồng ngoại gần (NIR), hồng ngoại theo nghĩa hẹp, ‡nh s‡ng theo trung b“nh (MIR) vˆ hồng ngoại xa (FIR) nghĩa rộng đề cập đến xạ điện từ (Bảng 1.1) [2] (electromagnetic radiation, EMR) S—ng điện từ lˆ tất lượng truyền Bảng 1.1 Phạm vi vˆ bước s—ng kh™ng gian dạng s—ng điện trường Nanometer vˆ từ trường [2] S—ng điện từ bao gồm từ Phạm vi 200-400 bước s—ng khả kiến đến bước s—ng ngắn Tia cực t’m (UV) 400-760 tia g vˆ tia X đến bước sng di ca sng vi ỗnh sng kh kin Hng ngoại gần (NIR) 760-1400 ba vˆ s—ng v™ tuyến (H“nh 1.2) S—ng điện từ 1400-3000 vừa c— t’nh chất s—ng vừa c— t’nh chất Hồng ngoại trung (MIR) Hồng ngoại xa (FIR) >3000 hạt mang lượng (photon), gọi lˆ lưỡng t’nh s—ng-hạt [3] Trong giới vĩ m™, thường c— thể nh“n thấy được, n— thể c‡c t’nh chất s—ng, giới vi m™, c— thể nh“n thấy k’nh hiển vi, n— thể c‡c t’nh chất hạt Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology V Giải th’ch trực quan ph‡t xạ tự ph‡t (Tiến sĩ Vật lý Jong Gook Lee) [5, 6] Để giải th’ch c‡ch trực quan nguy•n lý tia laser ph‡t xạ tự ph‡t vˆ k’ch th’ch, trước ti•n cần phải hiểu tương t‡c c‡c nguy•n tử vˆ ‡nh s‡ng Đầu ti•n, h‹y nghĩ ‡nh s‡ng hạt (photon) kh™ng phải lˆ s—ng C‡c hạt c— thể đếm (một, haiÉ) Nguy•n tử c— thể bị k’ch th’ch kh™ng bị k’ch th’ch chœng nhận lượng Nguy•n tử cấu tạo hạt nhn v cc electron ỗnh sng tng tc vi cc electron Khi electron hấp thụ ‡nh s‡ng, n— trở n•n bị k’ch th’ch vˆ lượng electron tăng l•n, vˆ electron ph‡t ‡nh s‡ng th“ lượng electron giảm xuống B‰y giờ, giả sử nguy•n tử lˆ cầu thang mˆ tr•n đ— c‡c electron l•n vˆ xuống Trạng th‡i k’ch th’ch nguy•n tử c— nghĩa lˆ c‡c electron l•n cầu thang (Nguy•n tử vˆ electron ph‰n biệt nội dung sau đ‰y C‡c electron c— thể coi lˆ c‡c hạt l•n cầu thang.) Khi chœng ta chơi oẳn t• t“ thời thơ ấu, chœng ta l•n cầu thang thắng vˆ xuống cầu thang thua Tương tự, electron nhận photon, n— l•n cầu thang vˆ bị k’ch th’ch Dưới ch‰n Bs T r ng T Đơn vị ‡nh s‡ng lˆ photon vˆ đơn vị vật chất lˆ nguy•n tử Nguy•n tử cấu tạo hạt nh‰n, chứa c‡c proton mang điện t’ch dương vˆ neutron kh™ng mang điện t’ch, vˆ c‡c electron mang điện t’ch ‰m quay quanh hạt nh‰n (H“nh 1.3) Quỹ đạo electron trạng th‡i nghỉ ổn định (trạng th‡i bản), lˆ trạng th‡i c— lượng thấp Khi lượng từ b•n ngoˆi vˆo (gọi lˆ bơm), c‡c electron trạng th‡i nhảy l•n mức lượng cao vị tr’ xa hạt nh‰n vˆ sau đ— trạng th‡i k’ch th’ch Nhưng v“ trạng th‡i k’ch th’ch lˆ trạng th‡i kh™ng ổn định n•n electron cố gắng trở trạng th‡i ổn định Khi c‡c electron bị k’ch th’ch trở trạng th‡i nghỉ ổn định, chœng giải ph—ng lượng dạng c‡c photon với ch•nh lệch lượng c‡c quỹ đạo Љy gọi lˆ ph‡t xạ tự ph‡t [2] n 1.1.2! Nguy•n lý tạo tia laser M in h H“nh 1.2 Quang phổ điện từ Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology n th‡i nghỉ), n— ph‡t photon (ph‡t xạ tự ph‡t) (c) Nếu electron đ‹ k’ch th’ch hấp thụ th•m photon kh‡c, (d) electron trở trạng th‡i nghỉ, n— ph‡t hai photon c— c•ng lượng, hướng vˆ tần số (ph‡t xạ k’ch th’ch) ng T H“nh 1.3 Ph‡t xạ tự ph‡t vˆ k’ch th’ch Electron thường nằm quỹ đạo lượng thấp (trạng th‡i nghỉ) (a) Nếu electron hấp thụ lượng, n— chuyển sang trạng th‡i k’ch th’ch (b) Khi electron trạng th‡i kh™ng ổn định vˆ bị k’ch th’ch trở trạng th‡i lượng thấp (trạng M in h V Bs T r cầu thang lˆ trạng th‡i lượng thấp nhất, lˆ trạng th‡i nghỉ C‡c bậc thang (nguy•n tử) mˆ c‡c electron l•n vˆ xuống đ‹ x‡c định H‹y nghĩ nguy•n tử mˆ cầu thang gồm trạng thi ngh v trng thi kch thch ỗnh sng a vˆo (H“nh 1.4) coi lˆ hạt (photon) theo quan im ca nguyãn t ỗnh sng i vo di dạng s—ng lˆ hạt từ quan điểm nguy•n tử Kh‡i niệm nˆy gọi lˆ lưỡng t’nh s—ng-hạt Electron trạng th‡i nghỉ hấp thụ photon vˆ l•n cầu thang vˆ trở n•n k’ch th’ch Chiều cao cầu thang thay đổi theo nguy•n tử, điều nˆy thể lượng photon c— thể hấp thụ c‡c electron Nếu photon c— lượng cao thấp độ cao bậc thang t‡c động vˆo electron th“ electron kh™ng thể hấp thụ Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ photon Electron c— t’nh kŽn hấp thụ C‡c electron c— thể trạng th‡i k’ch th’ch khoảng thời gian ngắn vˆ c‡c điện tử bị k’ch th’ch trở lại trạng th‡i nghỉ, chœng phải ph‡t xạ c•ng số photon đ‹ hấp thụ trước đ— Photon ph‡t xạ c— lượng tương ứng với độ cao cầu thang Kết luận, c‡c electron giải ph—ng lượng đ‹ hấp thụ trước đ— (H“nh 1.5) Độ cao cầu thang cˆng lớn, lượng electron trả lại cˆng nhiều Nếu độ cao cầu thang cao, lượng trở thˆnh tia X vˆ tia γ Nếu độ cao cầu thang thấp, lượng trở thˆnh ‡nh s‡ng hồng ngoại (Năng lượng tỷ lệ nghịch với bước s—ng.) Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology E: lượng xạ, h: số Planck (6,6 × 10−34 Js), v: tần số, c: vận tốc ‡nh s‡ng (299,790 km/s), λ: bước s—ng Bs T r ng V h T Một điều cần lưu ý lˆ c‡c electron bị k’ch th’ch kh™ng phải lu™n lu™n trở trạng th‡i nghỉ Tuy nhi•n, c— xu hướng lˆ c‡c electron trở lại trạng th‡i nghỉ Ngoˆi ra, c‡c electron trạng th‡i nghỉ kh™ng phải lu™n lu™n hấp thụ photon c— x‡c suất cao hấp thụ photon Do đ—, thứ giới nguy•n tử biểu diễn x‡c suất M in H“nh 1.5 Electron bị k’ch th’ch (packman) ph‡t ‡nh s‡ng (photon) trở trạng th‡i nghỉ C‡c photon ph‡t xạ tạo ‡nh s‡ng c— bước s—ng định t•y thuộc vˆo c‡c nguy•n tử Trong tự nhi•n, nhiều ‡nh s‡ng kh‡c tạo c‡c nguy•n tử kh‡c trộn lẫn tự nhi•n V’ dụ, ‡nh s‡ng từ que di•m thường c— mˆu đỏ, ‡nh s‡ng từ bếp l˜ chủ yếu c— mˆu xanh lam C— thể dễ hiểu c‡c xem c‡c nguy•n tử l˜ xo, số l˜ xo mạnh l˜ xo kh‡c lại yếu Kh™ng phụ thuộc vˆo lực t‡c động, thời gian l˜ xo bị kŽo d‹n vˆ co lại theo sức bền n— lˆ kh™ng đổi Tương tự, c‡c nguy•n tử c— tần số (hoặc bước s—ng) ri•ng chœng, gọi lˆ tần số tự nhi•n nguy•n tử Nguy•n tử ph‡t ‡nh s‡ng nhiều n— dao động vˆ bước s—ng ‡nh s‡ng ph‡t tỉ lệ nghịch với tần số tự nhi•n nguy•n tử V“ vậy, tạo thˆnh từ c‡c nguy•n tử đồng nhất, bước s—ng ‡nh s‡ng tạo Љy lˆ nguy•n lý đơn sắc, đặc t’nh laser [4] Trong số trường hợp, c‡c photon ph‡t tự nhi•n c— thể gặp c‡c electron nguy•n tử trạng th‡i k’ch th’ch Một tượng thœ vị xảy vˆo thời điểm nˆy Khi c‡c electron trở trạng th‡i nghỉ, chœng ph‡t hai photon Hiện tượng nˆy gọi lˆ ph‡t xạ k’ch th’ch [2] Hai photon ph‡t k’ch th’ch c— c•ng lượng, c•ng h“nh dạng thời gian vˆ kh™ng gian, giống anh em sinh đ™i Љy lˆ nguy•n lý qu‡n, đặc t’nh laser [2] Nếu hai photon song sinh nˆy gặp hai electron, th“ bốn photon song sinh ph‡t Bốn photon lại ph‡t 8, 16 vˆ 32 photon, tức lˆ chœng tăng l•n theo cấp số nh‰n Љy lˆ nguy•n lý cường độ cao, đặc t’nh laser Năm 1917, Einstein c™ng bố lý thuyết ph‡t xạ k’ch th’ch, đ‰y lˆ nguy•n lý tạo tia laser [4] n H“nh 1.4 Electron (packman) trạng th‡i nghỉ trở n•n k’ch th’ch n— hấp thụ ‡nh sng (photon) Tm tt ỗnh sng mang tnh hạt giới vi m™ nguy•n tử, mang t’nh s—ng giới vĩ m™ Mỗi nguy•n tử c— bậc thang lượng ri•ng Electron trạng th‡i l•n trạng th‡i k’ch th’ch, hay từ trạng th‡i k’ch th’ch xuống trạng th‡i x‡c suất định C‡c electron trả lại c•ng mức lượng đ‹ hấp thụ trước đ— Electron hấp thụ c‡c photon c— lượng độ cao bậc thang Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ 1.1.3! Sự tạo thˆnh tia laser Sự chuyển đổi c‡c electron sang trạng th‡i k’ch th’ch gọi lˆ Òsự nghịch đảo quần thểÓ [2], vˆ trạng th‡i nˆy, c‡c photon tạo theo cấp số nh‰n với 1020 photon Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology V h H“nh 1.6 Khi electron bị k’ch th’ch (packman) gặp photon, chœng rơi xuống trạng th‡i vˆ hai photon ph‡t Hai photon nˆy c— c•ng lượng Một hai gương phản xạ 100% ‡nh s‡ng, gương c˜n lại cho ‡nh s‡ng qua phần để số photon k’ch th’ch khỏi hai gương, qua thiết bị ph‰n phối vˆ gom chỗ thấu k’nh Cuối c•ng th“ c‡c photon chuyển đến da (H“nh 1.9) Nếu bạn nh“n vˆo b•n m‡y laser, chœng bao gồm ba phần: hệ thống bơm, m™i trường tạo laser vˆ khoang quang học với hai gương [2] C‡c thiết bị bổ sung lˆ thiết bị lˆm m‡t vˆ hệ thống ph‰n phối Nguồn lượng b•n ngoˆi d•ng để cung cấp lượng (bơm) vˆ m™i trường laser k’ch th’ch c‡c electron lượng nhận từ b•n ngoˆi Điện đ•n flash sử dụng nguồn lượng từ b•n ngoˆi Loại laser điển h“nh sử dụng điện lˆm nguồn lượng b•n ngoˆi lˆ laser CO2 vˆ laser điển h“nh sử dụng đ•n flash lˆm nguồn lượng b•n ngoˆi lˆ laser Q-switched Trong m™i trường laser, c— chất kh’ (CO2 vˆ argon), chất lỏng (thuốc nhuộm), vˆ chất rắn (ruby, alexandrite, Nd: YAG, vˆ diode) Bước s—ng laser x‡c định m™i trường laser [2] V’ dụ, CO2 tạo bước s—ng 10.600 nm, ruby- bước s—ng 694 nm vˆ alexandrite- bước s—ng 755 nm (Bảng 1.2) Bs T r ng T Trong c‡ch giải th’ch tr•n ph‡t xạ tự ph‡t, xem xŽt chiếu xạ ‡nh s‡ng tới c‡c nguy•n tử trạng th‡i nghỉ B‰y chœng ta h‹y nghĩ điều g“ xảy ‡nh s‡ng chiếu vˆo nguy•n tử bị k’ch th’ch Cần chiếu xạ ‡nh s‡ng c— lượng chiều cao bậc thang; kh™ng c— g“ xảy lượng lớn nhỏ Như đ‹ giải th’ch trước đ‰y, tất x‡c suất định giới nguy•n tử H‹y nghĩ electron tr•n đỉnh cầu thang người tr•n đỉnh nœi Nếu gi— thổi nhẹ, ’t khả người đ— bị rơi từ tr•n cao xuống c— b‹o thổi qua th“ hội lớn Tương tự vậy, photon bắn vˆo electron bị k’ch th’ch, khả electron đ— rơi xuống đất tăng l•n nhiều Việc bắn c‡c photon vˆo c‡c electron bị k’ch th’ch vˆ lˆm cho chœng trở trạng th‡i nghỉ gọi lˆ ph‡t xạ k’ch thch ỗnh sng kch thch khng b hp th bi c‡c electron, mˆ lˆ c‡c photon lˆm rung c‡c electron, giống gi— lˆm rung người Tuy nhi•n, electron rơi xuống mặt đất phải ph‡t c‡c photon, v“ hai photon ph‡t (H“nh 1.6) Hai photon c— nghĩa lˆ ‡nh s‡ng c— lượng gấp đ™i ph‡t N—i c‡ch kh‡c, ‡nh s‡ng s‡ng gấp đ™i ‡nh s‡ng đầu vˆo Vật chất bao gồm nhiều nguy•n tử Điều g“ xảy tất c‡c nguy•n tử bị k’ch th’ch vˆ tất chœng nhận photon? Bởi v“ electron nhận photon trả lại hai photon vˆ c‡c electron nhận c‡c photon nˆy trả lại hai photon n•n cuối c•ng, nhiều photon ph‡t khỏi vật chất (H“nh 1.7) C‡c photon nˆy c— c•ng lượng vˆ tạo thˆnh ‡nh s‡ng c— c•ng bước s—ng, đ— lˆ tia laser M in Giải th’ch trực quan ph‡t xạ k’ch th’ch (Tiến sĩ Vật lý Jong Kook Lee) đầu m™i trường tạo laser vˆ c‡c photon di chuyển hai gương, tạo c‡c photon theo cấp số nh‰n Trong qu‡ tr“nh nˆy, c‡c photon kh™ng bị phản xạ theo phương thẳng đứng tới gương biến vˆ c˜n lại c‡c photon phản xạ theo phương thẳng đứng (H“nh 1.8) Đ— lˆ nguy•n lý chuẩn trực, đặc t’nh laser [2] n xảy ph‡t xạ k’ch th’ch [4] Bởi v“ ‡nh s‡ng truyền đi, m™i trường đủ dˆi, n— c— thể tạo nhiều photon Nhưng hạn chế kh™ng gian, hai gương đặt Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology T n M in h V H“nh 1.7 Hai photon gặp electron bị k’ch th’ch vˆ tạo photon Bằng c‡ch nˆy, photon khuếch tạo ‡nh s‡ng mạnh Bs T r ng H“nh 1.8 Nguy•n lý laser laser lˆ 694 nm, vˆ ngược lại Do đ—, chœng ta phải biết bước s—ng tương ứng với m™i trường laser Tuy nhi•n, laser Nd: YAG c— thể tạo 1064, 1320 nm, v.v., vˆ laser diode c— thể tạo 808, 810, 1450 nm, v.v N—i c‡ch kh‡c, số laser c— thể tạo nhiều bước s—ng với m™i trường Љy lˆ lý m™ tả tia laser, bước s—ng vˆ m™i trường phải m™ tả c•ng V’ dụ: Ịlaser ruby 694 nmÓ Ngoˆi ra, v“ m‡y laser kh‡c t•y thuộc vˆo thời gian chiếu xạ, V“ vậy, n—i loại laser, v’ dụ laser thời gian chiếu xạ cần m™ tả ruby th“ chœng ta biết bước s—ng Bảng 1.2 M™i trường laser vˆ bước s—ng Loại laser M™i trường Bước s—ng (nm) Lỏng Dye 585, 595 Kh’ CO2 10.600 Argon 510 Excimer 308 Rắn Ruby 694 Alexandrite 755 Er:YAG 2940 Nd:YAG 1064, 1320 Diode 808, 810, 1450 Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology V H“nh 1.9 Hệ thống laser Laser bao gồm m™i trường laser, hệ thống bơm, khoang quang học vˆ hệ thống ph‰n phối n M in h k’ch th’ch - sử dụng laser thực tế [8] Do đ—, laser c— trạng th‡i nghỉ ổn định, k’ch th’ch vˆ giả ổn định gọi lˆ laser ba cấp vˆ laser c— hai trạng th‡i giả ổn định gọi lˆ laser bốn cấp C‡c laser ba vˆ bốn cấp điển h“nh lˆ laser ruby vˆ laser Nd: YAG (H“nh 1.11 vˆ 1.12) [3] Trong laser ba cấp, mức laser thấp lˆ trạng th‡i v“ c— nhiều electron mức lượng thấp Do đ—, cần lượng cao để đảo ngược quần thể vˆ sử dụng đ•n flash c— c™ng suất cao Do đ— laser ba cấp thường lˆ laser c— s—ng dạng xung Bởi v“ laser ba cấp cần đầu c™ng suất cao, điều nˆy lˆm cho chœng đắt tiền c— thể tạo lượng cao (năng lượng xung 20J) Mặt kh‡c, laser bốn cấp cần lượng thấp để nghịch đảo quần thể v“ c— thể sử dụng đ•n flash c™ng suất thấp Do đ—, hầu hết c‡c laser s—ng li•n tục sử dụng laser bốn cấp Bs T r ng T Tuy nhi•n, người ta thường n—i đơn giản lˆ ỊQ694Ĩ ỊLong1064Ĩ tr˜ chuyện bˆi giảng v“ t•n dˆi IPL (‡nh s‡ng xung cường độ cao) kh‡c với laser chỗ n— kh™ng c— m™i trường laser vˆ khoang quang học N— c— đ•n flash lˆm nguồn lượng b•n ngoˆi [4] Đ•n flash kh‡c với tia laser bước s—ng đơn v“ chœng ph‡t nhiều loại ‡nh s‡ng Đ•n flash bao quanh nước để bước s—ng tr•n 1000 nm với hệ số hấp thụ nước cao bị nước hấp thụ vˆ biến mất, đ— ph‡t ‡nh s‡ng 1000 nm Nếu bước s—ng UV bị cắt lọc quang học, th“ c— ‡nh s‡ng với bước s—ng 500Ð1000 nm ph‡t C— thể lựa chọn nhiều dải bước s—ng kh‡c t•y thuộc vˆo lọc quang học V’ dụ, lọc 640 nm ph‡t ‡nh s‡ng dải bước s—ng 640Ð1000 nm 1.1.4 Laser ba cấp vˆ bốn cấp Đối với ph‡t xạ k’ch th’ch, electron trạng th‡i nghỉ cần chuyển sang trạng th‡i k’ch th’ch Nhưng trạng th‡i k’ch th’ch kh™ng ổn định đ— c‡c electron chuyển trạng th‡i nghỉ trước ph‡t xạ k’ch th’ch Do đ—, kh™ng c— laser hai cấp mˆ tồn trạng th‡i nghỉ vˆ trạng th‡i k’ch th’ch Để ngăn cản việc quay trở lại trạng th‡i nghỉ, H“nh 1.10 Khi c‡c electron trạng th‡i m™i trường c— trạng th‡i giả ổn định - lˆ chuyển sang trạng th‡i k’ch th’ch kh™ng ổn định, trạng th‡i trạng th‡i nghỉ vˆ trạng th‡i n— rơi trở lại trạng th‡i giả ổn định Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology n M in h H“nh 1.11 Đối với hệ thống laser ba cấp, c— thể đạt quần thể cấp lớn so với trạng th‡i bản, c‡ch bơm mạnh từ cấp đến cấp (Sao chŽp từ [9]) ng T Nguy•n lý laser kh™ng thể hiểu c‡ch hoˆn hảo với kh‡i niệm ph‡t xạ k’ch th’ch m™ tả trước đ— Lý cho điều nˆy lˆ v“ c‡c nguy•n tử trạng th‡i k’ch th’ch c— thể kh™ng ph‡t xạ k’ch th’ch mˆ c˜n c— thể ph‡t xạ c‡ch tự ph‡t Ngay cố gắng đưa c‡c electron vˆo trạng th‡i k’ch th’ch, vˆ cố gắng tạo ph‡t xạ k’ch th’ch c‡ch chiếu xạ ‡nh s‡ng, th“ chẳng ’ch g“ c‡c electron đ‹ ph‡t xạ tự ph‡t Vˆ c‡c electron rơi ngẫu nhi•n trạng th‡i nˆo qu‡ tr“nh ph‡t xạ tự ph‡t (trong c‡c h“nh trước, trạng th‡i biểu thị c— một, tr•n thực tế, c— số trạng th‡i bản) đ— c‡c loại ‡nh s‡ng kh‡c ph‡t vˆ số ‡nh s‡ng bị hấp thụ lại c‡c electron Kết lˆ, ‡nh s‡ng c— ’t lượng đầu vˆo ph‡t Do đ—, cần phải c— chế ngăn chặn ph‡t xạ tự ph‡t vˆ xảy ph‡t xạ k’ch th’ch (H“nh 1.10) Trong H“nh 1.10, kh‡i niệm trạng th‡i giả ổn định giới thiệu Một số vật liệu đặc biệt c— thể sử dụng để tạo trạng th‡i giả ổn định Quy tắc thay đổi trạng th‡i electron sau: V Giải th’ch bổ sung nguy•n lý laser (Tiến sĩ vật lý Jong Kook Lee) Bs T r C‡c electron trạng th‡i chuyển l•n trạng th‡i k’ch th’ch nhờ qu‡ tr“nh bơm Nhưng electron bị k’ch th’ch kh™ng thể rơi trạng th‡i N— c— thể rơi vˆo trạng th‡i giả ổn định C‡c electron bị k’ch th’ch t’ch luỹ trạng th‡i giả ổn định theo thời gian Khi nhiều electron t’ch tụ trạng th‡i giả ổn định vˆ ‡nh s‡ng chiếu xạ, ‡nh s‡ng mạnh ph‡t vˆ tia laser chœng ta muốn c— thể tạo H“nh 1.12 Đối với hệ thống laser bốn cấp, c— thể đạt được, bơm yếu vˆo cấp tồn l‰u, nghịch đảo quần thể so với mức tồn ngắn cấp 2', tồn ngắn, cấp trống by Stimulated Emission of RadiationÓ (khuếch đại ‡nh s‡ng xạ k’ch th’ch) [2] Hiện nay, tia laser tạo c— bước Laser đặt t•n lˆ LASER theo chữ s—ng từ 100 nm đến mm Trong da liễu, từ c‡i đầu ti•n cụm từ ỊLight Amplication 1.2!Đặc t’nh Laser Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology n M in h V sử dụng để biểu sức mạnh laser ph‡t s—ng dạng xung thời gian chiếu xạ kh™ng đổi Mặt kh‡c, c™ng suất lˆ số lượng photon ph‡t đơn vị thời gian Kh‡i niệm thời gian bao gồm so s‡nh c™ng suất với lượng Bởi v“ c™ng suất lˆ số lượng photon Òmỗi giờÓ kh‡i niệm kỹ thuật, kh‡i niệm nˆy lˆ kết đầu ra, c™ng suất (sức mạnh) cỗ m‡y Bởi v“ "năng lượng = c™ng suất × thời gian", lượng c— nghĩa lˆ "tổng lực t‡c dụng" "khối lượng c™ng việc mˆ m‡y đ‹ thực hiện." C™ng suất chủ yếu sử dụng để biểu kết đầu laser s—ng li•n tục [10] Do đ—, lượng vˆ c™ng suất sử dụng để biểu thị kết đầu tia laser Tuy nhi•n, c‡c b‡c sĩ d•ng laser, số lượng c‡c photon chiếu xạ tr•n da lˆ quan trọng, đ— lˆ lý kh‡i niệm đơn vị diện t’ch lˆ cần thiết Do đ—, c‡c th™ng số mật độ lượng vˆ mật độ c™ng suất sử dụng Mật độ lượng lˆ số lượng c‡c photon chiếu xạ xung đơn t’nh tr•n đơn vị diện t’ch da N— thường gọi lˆ lưu lượng (fluence) Mật độ c™ng suất lˆ số lượng photon chiếu xạ tr•n da, tr•n đơn vị thời gian vˆ đơn vị diện t’ch ng T laser excimer với 308 nm đến laser CO2 với 10.600 nm sử dụng Laser c— thể chia thˆnh s—ng li•n tục vˆ s—ng xung chiếu xạ; thời gian chiếu xạ từ gi‰y đến femto gi‰y (10−15 s) Ngoˆi ra, c— thể tạo tia laser với mật độ đầu cao l•n đến 1010 W/cm2 [4] Tia laze c— bốn đặc t’nh kh‡c với ‡nh s‡ng (H“nh 1.13) Thứ nhất, c‡c photon c— bước s—ng ph‡t phụ thuộc vˆo m™i trường laser (t’nh đơn sắc) Thứ hai, hai photon ph‡t k’ch th’ch song sinh c— h“nh dạng giống theo thời gian vˆ kh™ng gian (t’nh qu‡n) Thứ ba, tia laser thẳng mˆ kh™ng ph‰n t‡n theo hướng kh‡c (t’nh chuẩn trực) Vˆ cuối c•ng, c‡c photon tăng l•n theo cấp số nh‰n l•n đến 1020 (t’nh cường độ cao) Trong bốn đặc t’nh, t’nh qu‡n lˆ quan trọng qu‡ tr“nh tạo laser Do t’nh qu‡n, c‡c bước s—ng c‡c photon chồng l•n v“ lượng c‡c photon kh™ng thể bị triệt ti•u vˆ c— thể tạo tia laser c— cường độ cao Do đ—, laser c˜n c— thể gọi lˆ m‡y khuếch đại ‡nh s‡ng đầu thấp vˆ chuyển đổi thˆnh ‡nh s‡ng cường độ cao Tuy nhi•n, theo quan điểm b‡c sĩ sử dụng laser, t’nh đơn sắc quan trọng v“ laser n•n chọn theo nh—m m™ đ’ch T’nh đơn sắc thảo luận phần sau Bs T r Chuyển đổi đơn vị gi‰y cần hiểu r› (Bảng 1.3) V’ dụ, hầu hết c‡c tˆi liệu laser, n— kh™ng viết dạng 10−3 s, mˆ viết mili gi‰y, đơn giản lˆ viết tắt ms B‡c sĩ lˆm quen với laser c— thể bị nhầm lẫn đơn vị gi‰y chưa quen thuộc Điều tối thiểu cần biết lˆ đơn vị nˆo lớn nhỏ Ngoˆi ra, v“ tất c‡c đơn vị ngắn gi‰y, phải nhớ c— kh‡c biệt 1000 lần c‡c đơn vị Bảng 1.3 Đơn vị chuyển đổi gi‰y Đơn vị Gi‰y Mili gi‰y (ms) 10-3 10-6 Micro gi‰y (µs) Nano gi‰y (ns) 10-9 Pico gi‰y (ps) 10-12 Bảng 1.4 C‡c th™ng số lượng xạ ‡nh s‡ng Th™ng số Đơn vị C™ng thức Năng lượng Joule (J) Energy = power x s C™ng suất Watt Power = energy/s 1.2.1! C‡c th™ng số (W)=J/s Mật độ J/cm2 Energy density = Laser c— c‡c th™ng số lượng kh‡c lượng energy/cm2 (Bảng 1.4) Năng lượng lˆ số lượng Mật độ W/cm2 Power density = photon ph‡t xung đơn lẻ c™ng suất power/cm2 Bởi v“ laser chất lượng cao ph‡t nhiều photon xung đơn lẻ, lượng Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology 10 n độ c™ng suất mật độ c™ng suất kh™ng thể bảng điều khiển laser Bảng 1.5 cho thấy mật độ lượng vˆ thời gian xung (độ dˆi xung), thường sử dụng l‰m sˆng cho loại tia laser Mật độ c™ng suất tương ứng t’nh to‡n Bảng cho thấy số tượng thœ vị Đường thẳng đứng độ dˆi xung cho thấy mật độ c™ng suất tăng nhanh độ dˆi xung giảm [4] Ngay mật độ lượng giảm, mật độ c™ng suất tăng mạnh Như đ‹ đề cập trước đ‰y, c— kh‡c biệt lớn (1) lưu lượng hiển thị vˆ (2) mật độ c™ng suất thực C— điều kh‡c cần lưu ý Bảng 1.5 Mật độ c™ng suất phần nˆo li•n quan đến c™ng suất tia laser v“ kh‡i niệm c™ng suất bao gồm mật độ c™ng suất C™ng suất định gi‡ trị m‡y laser Hiện tại, Q-switched laser rẻ nhiều vˆ c— số IPL đắt, trước đ‰y, Qswitched laser đắt IPL nhiều Ngoˆi ra, theo lý thuyết quang nhiệt chọn lọc, c‡c mục ti•u nhỏ c— thể xử lý độ dˆi xung ngắn N—i c‡ch kh‡c, laser đắt tiền điều trị nhiều mục ti•u v“ độ dˆi xung ngắn hơn, laser rẻ kh™ng Bs T r ng T Vậy th™ng số nˆo quan trọng hơn? Mật độ lượng mật độ c™ng suất? Khi tia laser tiếp xœc với da, nhiệt độ tăng l•n N—i c‡ch kh‡c, lượng ‡nh s‡ng chuyển thˆnh nhiệt Số lượng photon cˆng nhiều th“ nhiệt độ cˆng cao Bởi v“ số lượng photon bao gồm mật độ c™ng suất vˆ mật độ lượng, mật độ lượng c™ng suất cˆng cao, nhiệt độ cˆng cao Nhưng số lượng photon th“ nhiệt độ nˆo cao hơn? Mười photon da tr•n gi‰y hay 10 photon 10 gi‰y? Tất nhi•n, trường hợp trước, nhiệt độ cao V’ dụ, loại trước vˆ sau, mật độ lượng lˆ 10 J/cm2 Nhưng mật độ c™ng suất lˆ 10 W/cm2 trường hợp trước vˆ W/cm2 trường hợp sau Điều đ— cho thấy, mật độ c™ng suất quan trọng lưu lượng chœng t™i Tuy nhi•n, bạn c— thể nghĩ mật độ lượng quan trọng v“ mật độ lượng xuất bảng điều khiển laser Q-switched thường sử dụng vˆ c— thể điều chỉnh th™ng số mật độ lượng laser Qswitched Thậm ch’ laser CO2, đơn vị c™ng suất kh™ng phải lˆ W/cm2 mˆ lˆ Watt Do đ—, c‡c b‡c sĩ dung laser n•n ghi nhớ mật M in h V H“nh 1.13 Bốn đặc t’nh laser Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology M in h V H“nh 1.24 V“ ‡nh s‡ng kh™ng đổi ch‰n kh™ng n•n qu‹ng đường di chuyển photon tr•n đơn vị thời gian lớn ‡nh s‡ng c— bước s—ng ngắn Chuyển động cˆng nhiều tr•n đơn vị thời gian, tiếp xœc cˆng nhiều collagen vˆ t‡n xạ nhiều [10] 1.3.4! K’ch thước điểm n Khi m™ tả t‡n xạ, k’ch thước điểm cần xem xŽt K’ch thước điểm cˆng lớn th“ độ xuy•n s‰u quang học (OPD) cˆng s‰u tượng t‡n xạ Điều nˆy c— nghĩa, k’ch thước điểm vˆ OPD tỷ lệ thuận Dễ dˆng nghĩ k’ch thước điểm tăng l•n, số lượng photon tăng l•n, lˆm tăng số lượng photon hấp thụ c•ng độ s‰u, dẫn đến OPD s‰u Љy c— vẻ lˆ lời giải th’ch đơn giản, n—i đœng ra, đ— lˆ quan niệm sai lầm Bởi v“ OPD lˆ tỷ số, k’ch thước điểm tăng l•n, độ s‰u kh™ng thay đổi miễn lˆ mật độ lượng (đơn vị mật độ lượng lˆ J/cm2, tức lˆ tỷ số.) Đœng hơn, điều nˆy c— thể giải th’ch hiệu ứng k’ch thước điểm Hiệu ứng k’ch thước điểm c˜n gọi lˆ hiệu ứng cạnh ch•m tia hay hiệu ứng ph‰n t‡n ch•m [18] Như đ‹ giải th’ch trước đ—, bốn tượng xảy c‡c photon tiếp xœc với da Phản xạ vˆ khœc xạ, hấp thụ, t‡n xạ vˆ dẫn truyền T‡n xạ c— vẻ lˆ tượng ri•ng biệt vˆ c‡c photon dường kết thœc tượng t‡n xạ, c‡c photon t‡n xạ cuối c•ng hấp thụ truyền (H“nh 1.26) Bs T r ng T so s‡nh với hấp thụ Ngược lại, bi c‡i kh™ng chạm ch’nh x‡c vˆo bi c˜n lại, n— c— thể bật c‡ch ngẫu nhi•n Điều nˆy c— thể so s‡nh với t‡n xạ (Tất nhi•n, điều nˆy lˆ cố ý bida.) T‡n xạ lˆ hắc tố, nh‰n tế bˆo, collagen loại I,É chủ yếu lˆ collagen lớp b“ [21] Ở bước s—ng 300 nm, hầu hết ‡nh s‡ng hấp thụ c‡c thể nhiễm sắc protein biểu b“, DNA vˆ axit urocanic lớp biểu b“, vˆ tượng t‡n xạ kh™ng xảy Ở bước s—ng tr•n 1300 nm, hệ số hấp thụ nước tăng l•n vˆ tia laser hấp thụ trực tiếp lớp biểu b“ vˆ kh™ng xảy tượng t‡n xạ Do đ—, bước s—ng mˆ tượng t‡n xạ xảy chủ yếu 300Ð1300 nm Sự t‡n xạ xảy tốt với bước s—ng ngắn N—i c‡ch kh‡c, t‡n xạ tỷ lệ nghịch với bước s—ng (λ3 / 2) [22] C‡c bước s—ng dˆi ’t c— khả chạm phải collagen, dẫn đến t‡n xạ ’t vˆ th‰m nhập s‰u (H“nh 1.24) Ngược lại, bước s—ng ngắn c— x‡c suất gặp collagen cao hơn, dẫn đến t‡n xạ nhiều vˆ độ s‰u th‰m nhập n™ng Theo định nghĩa độ xuy•n s‰u quang học, c— ’t t‡n xạ li•n quan nhiều photon bị hấp thụ Nếu c— nhiều photon hơn, độ xuy•n s‰u quang học tăng l•n số lượng photon tăng l•n c•ng độ s‰u Do đ—, bước s—ng tăng l•n, t‡n xạ giảm vˆ mức độ xuy•n ngˆy cˆng s‰u (H“nh 1.25) Do đ—, độ s‰u th‰m nhập kh‡c t•y thuộc vˆo tia laser Nhưng laser Er:YAG vˆ laser CO2 c— độ x‰m nhập n™ng laser Nd: YAG mặc d• c— bước s—ng dˆi hơn? Sự kh‡c biệt OPD m™ tả lˆ t‡n xạ Dải bước s—ng mˆ tượng t‡n xạ xảy lˆ từ 300 đến 1300 nm Laser Er: YAG (2940 nm) vˆ laser CO2 (10.600 nm) c— bước s—ng kh™ng bị ảnh hưởng t‡n xạ Bước s—ng tr•n 1300 nm c— hệ số hấp thụ nước cao đ— hệ số hấp thụ định OPD V’ dụ, laser Er:YAG xuy•n n™ng v“ n— c— hệ số hấp thụ nước cao laser CO2 N—i c‡ch kh‡c, bước s—ng tr•n 1300 nm, nơi hệ số hấp thụ nước cao, OPD trở n•n n™ng hệ số hấp thụ tăng l•n Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ 18 Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology Bs T r n ng T Bởi v“ t‡n xạ vˆ hấp thụ xảy theo x‡c suất, số lượng photon bị hấp thụ tăng l•n trung t‰m điểm vˆ số lượng photon bị hấp thụ giảm b•n ngoˆi Tương tự vậy, c‡c photon s‰u vˆo da, số lượng c‡c photon hấp thụ giảm Độ s‰u th‰m nhập laser lˆ độ s‰u mˆ đ— số lượng photon tr•n đơn vị diện t’ch giảm xuống c˜n e-1 Ở độ s‰u nˆy, bốn c˜n lại số mười photon bị hấp thụ Nối c‡c điểm tương ứng với độ s‰u nˆy tạo thˆnh h“nh tam gi‡c (H“nh 1.27) Khu vực b•n ngoˆi tam gi‡c lˆ "khu vực b•n ngoˆi OPD", c— ’t ba số mười photon Phần nˆy kh™ng đổi k’ch thước điểm Tuy nhi•n, k’ch thước điểm cˆng lớn th“ v•ng b•n ngoˆi độ xuy•n s‰u tia laser cˆng nhỏ [24] V’ dụ, giả sử c— k’ch thước điểm lớn cm2 vˆ k’ch thước điểm nhỏ 0,5 cm2, c— mười vˆ năm photon bắn vˆ photon nằm khu vực b•n ngoˆi OPD T‡m photon bị hấp thụ k’ch thước điểm lớn vˆ ba photon k’ch thước điểm nhỏ (H“nh 1.28) Mật độ lượng lˆ số lượng photon tr•n đơn vị diện t’ch, đ— mật độ lượng laser lˆ 10 J/cm2 hai k’ch thước điểm, b•n da, mật độ lượng kh‡c (tương ứng J/cm2 M in H“nh 1.25 Độ xuy•n s‰u quang học c‡c tia laser kh‡c h V 19 Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ H“nh 1.26 Đặc t’nh quang học lớp m™ qu‡ tr“nh chiếu xạ ‡nh s‡ng laser vˆ J/cm2) N—i c‡ch kh‡c, k’ch thước điểm cˆng lớn th“ lượng thực tế tr•n da cˆng cao Giả sử với độ s‰u 0,1 mm mật độ lượng giảm J/cm2 t‡n xạ vˆ hấp thụ, 0,4 mm lˆ OPD k’ch thước điểm cm2 vˆ 0,2 mm lˆ OPD k’ch thước điểm 0,5 cm2 K’ch thước điểm cˆng lớn, OPD cˆng s‰u T—m lại, OPD định ba yếu tố (Bảng 1.8) Tức lˆ, bước s—ng cˆng dˆi, k’ch thước điểm cˆng lớn vˆ mật độ c™ng suất cˆng lớn th“ OPD cˆng lớn Nhưng mật độ c™ng suất lại li•n quan đến OPD mˆ kh™ng phải lˆ mật độ lượng? Cuối c•ng g“ chœng t™i muốn lˆ gia tăng nhiệt độ m™ đ’ch Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology 20 1.4 Hấp thụ 1.4.1 T’nh đơn sắc vˆ Thể nhiễm sắc ng T n M in h V Như đ‹ m™ tả trước đ—, số bốn đặc t’nh laser, t™i nghĩ t’nh đơn sắc lˆ quan trọng Laser c— bước s—ng cụ thể t•y thuộc vˆo m™i trường laser N—i c‡ch kh‡c, laser lˆ tia đơn sắc T’nh đơn sắc quan trọng v“ hệ số hấp thụ Hệ số hấp thụ phụ thuộc vˆo thể nhiễm sắc vˆ bước s—ng Trước xem xŽt c‡c hệ số hấp thụ, H“nh 1.27 Do t‡n xạ, k’ch thước điểm lớn trước ti•n h‹y xem xŽt c‡c thể nhiễm sắc th‰m nhập s‰u Thể nhiễm sắc (Chromophore) lˆ Òc‡c thˆnh phần da c— thể hấp thụ số ‡nh s‡ng địnhÓ [2] Ba thể nhiễm sắc ch’nh da lˆ melanin, hemoglobin (Hb) vˆ nước Ngoˆi ra, mực xăm coi lˆ thể nhiễm sắc Lưu ý lớp biểu b“ chứa melanin vˆ nước, lớp b“ chứa hemoglobin vˆ nước Tất nhi•n, c‡c bệnh rối loạn sắc tố da ABNOM (bớt Hori), bớt Ota vˆ h“nh xăm, lớp b“ c— thể c— melanin mực xăm, bản, lớp biểu b“ thiếu hemoglobin thể nhiễm sắc vˆ lớp b“ thiếu melanin H“nh 1.28 Nếu k’ch thước điểm lˆ 0,5 vˆ cm2 thể nhiễm sắc (Bảng 1.9) vˆ mật độ lượng lˆ 10 J/cm2, số lượng photon giả thiết lˆ vˆ 10 tương ứng Bảng 1.9 Thể nhiễm sắc biểu b“ vˆ b“ Bs T r Bảng 1.8 C‡c yếu tố ảnh hưởng đến OPD Độ xuy•n s‰u quang học (OPD) 1.! Bước s—ng phụ thuộc 2.! K’ch thước điểm phụ thuộc 3.! Mật độ c™ng suất phụ thuộc Ở độ s‰u định (OPD), số lượng photon định (e-1) phải hấp thụ để tăng nhiệt độ Nhưng đ‹ giải th’ch trước đ—, nhiệt độ c— li•n quan đến thời gian V’ dụ, mười photon đến s vˆ 10 photon đến 10s c— c•ng mật độ lượng (10 J/cm2), mật độ c™ng suất lˆ 10 W/cm2 vˆ W/cm2, dẫn đến nhiệt độ tăng cao phần trước Do đ—, t™i tin mật độ c™ng suất kh™ng phải mật độ lượng ảnh hưởng đến OPD Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Da Lớp biểu b“ Lớp b“ Thể nhiễm sắc Melanin, nước Hemoglobin, nước, (mực in, melanin,) C‡c thể nhiễm sắc vˆ bước s—ng tương ứng sau: Thể nhiễm sắc ‡nh s‡ng UV chủ yếu lˆ DNA, protein vˆ nước; vˆ thể nhiễm sắc ‡nh s‡ng nh“n thấy lˆ melanin, hemoglobin, oxyhemoglobin, hemosiderin, bilirubin, carotenoid vˆ cytochrome Thể nhiễm sắc ‡nh s‡ng hồng ngoại gần lˆ melanin, hemoglobin, oxyhemoglobin vˆ cytochrome thể nhiễm sắc ‡nh s‡ng hồng ngoại trung b“nh lˆ nước vˆ lipid vˆ thể nhiễm sắc ‡nh s‡ng hồng ngoại xa lˆ nước [2] Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology 21 1.5 Tương t‡c Laser-M™ Một số thể nhiễm sắc c— tỷ lệ hấp thụ ‡nh s‡ng đặc trưng Tỷ lệ hấp thụ ‡nh s‡ng đặc trưng nˆy lˆ hệ số hấp thụ V’ dụ, melanin, hemoglobin vˆ nước c— tỷ lệ hấp thụ ‡nh s‡ng kh‡c Điều nˆy giải th’ch chi tiết ỊChương 3Ĩ Ngoˆi ra, hệ số hấp thụ kh™ng phụ thuộc vˆo thể nhiễm sắc mˆ c˜n phụ thuộc vˆo bước s—ng [24] Hệ số hấp thụ phụ thuộc vˆo bước s—ng vˆ thể nhiễm sắc (H“nh 1.29) V’ dụ, tia laser ruby 694 nm ph‡t 1000 photon, 90 photon hấp thụ thể nhiễm sắc melanin vˆ photon hấp thụ thể nhiễm sắc hemoglobin C— thể nhiễm sắc hấp thụ tốt t•y thuộc vˆo bước s—ng Ngược lại, c— bước s—ng hấp thụ tốt phụ thuộc vˆo thể nhiễm sắc [24] V“ bước s—ng x‡c định mua thiết bị laser, chœng ta n•n mua loại laser ph• hợp với thể nhiễm sắc mˆ chœng ta muốn V’ dụ, điều trị mạch m‡u, cần sử dụng tia laser c— bước s—ng 500Ð600 nm với hệ số hấp thụ cao hemoglobin Điều trị c‡c tổn thương sắc tố vˆ triệt l™ng laser, cần d•ng laser ruby laser alexandrite với hệ số hấp thụ melanin cao Điều g“ xảy sau tia laser chiếu xạ vˆ hấp thụ vˆo da? Nhiệt tạo N—i c‡ch kh‡c, lượng ‡nh s‡ng chuyển h—a thˆnh nhiệt Khi chuyển thˆnh nhiệt, nhiệt độ thể nhiễm sắc tăng l•n Điều g“ xảy với da nhiệt độ chất mang mˆu tăng l•n? Khi nhiệt độ tăng l•n tr•n da, c‡c tượng kh‡c diễn Theo thứ tự từ nhiệt độ thấp đến cao: biến t’nh protein, bay nước, cacbon h—a, bay É [8] Những thay đổi nh“n thấy lˆ sủi trắng, tăng ph‰n t‡n m™, ho‡ đen, tăng khả hấp thụ m™, vˆ tạo kh—i vˆ kh’ C‡c thay đổi học lˆ lˆm kh™, tổn thương vˆ bˆo m˜n Tương t‡c laser-m™ (hiệu ứng) c— thể ph‰n thˆnh ba loại: Hiệu ứng quang nhiệt, hiệu ứng quang vˆ hiệu ứng quang h—a Hiệu ứng quang nhiệt đề cập đến tương t‡c laser-m™ c‡c tượng đ™ng tụ, h—a hơi, cacbon h—a, n—ng chảy [25] V’ dụ, qu‡ tr“nh đ™ng tụ vˆ h“nh thˆnh vảy điều trị đốm n‰u laser xung dˆi IPL, h—a laser CO2 coi lˆ hiệu ứng quang nhiệt Bs T r ng T n M in h V 1.4.2 Hệ số hấp thụ H“nh 1.29 Đường cong hấp thụ cho c‡c bước s—ng vˆ c‡c thể nhiễm sắc kh‡c Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology C‡c hiệu ứng kh‡c xảy t•y thuộc vˆo độ dˆi xung vˆ mật độ c™ng suất (H“nh 1.30) Khi độ dˆi xung t’nh gi‰y vˆ mật độ c™ng suất thấp, hiệu ứng quang h—a xảy Khi độ dˆi xung t’nh mili gi‰y vˆ mật độ c™ng suất khoảng 1Ð103 W/cm2, hiệu ứng quang nhiệt xảy Khi độ dˆi xung t’nh nano gi‰y vˆ mật độ c™ng suất lớn 1011 W/cm2, hiệu ứng quang xảy Љy gọi lˆ Òquy tắc micro gi‰yÓ v“ hiệu ứng quang vˆ quang nhit c phn chia da trãn às, thng l 10−6 s [2] Bảng 1.10 C‡c loại tương t‡c Laser- M™ M in h V Tương t‡c Laser- M™ Hiệu ứng tạo plasma b—c t‡ch Hiệu ứng ph‡ vỡ ‡nh s‡ng Hiệu ứng bˆo m˜n ‡nh s‡ng Hiệu ứng quang nhiệt 5.Hiệu ứng quang ho‡ (k’ch th’ch sinh học) n N—i c‡ch kh‡c, tương t‡c laserm™ phụ thuộc vˆo mối tương quan độ dˆi xung vˆ mật độ c™ng suất Ngay độ dˆi xung ngắn 10−6 s mật độ c™ng suất thấp đến 10−3 W/cm2, kh™ng c— hiệu ứng xảy Ngay độ dˆi xung cao tới Bs T H“nh 1.30 Tương t‡c laser vˆ m™ C‡c v˜ng tr˜n c‡c th™ng số laser cho lần tương t‡c r ng T C‡c hiệu ứng quang biểu tương t‡c laser-m™ c‡c tượng h“nh thˆnh plasma, s—ng xung k’ch, tạo b—ng kh’, tia [25] V’ dụ, vỡ mạch m‡u dẫn đến ban xuất huyết laser PDL 585-nm vˆ ph‡ vỡ c‡c melanosome vˆ tổn thương tế bˆo hắc tố laser Q-switched vˆ qu‡ tr“nh x—a h“nh xăm laser coi lˆ hiệu ứng quang Hiệu ứng quang h—a bao gồm liệu ph‡p laser mức độ thấp (LLLT) sử dụng diode ph‡t s‡ng (đ•n LED) laser He-Ne, liệu ph‡p quang động (PDT) sử dụng chất cảm quang vˆ laser excimer bệnh bạch biến Trước đ‰y, chœng t™i đ‹ ph‰n loại tương t‡c laser-m™ thˆnh ba loại, chặt chẽ th“ n— c— thể chia thˆnh năm loại (Bảng 1.10) T•y thuộc vˆo tˆi liệu laser, hiệu ứng tạo plasma b—c t‡ch vˆ hiệu ứng ph‡ vỡ ‡nh s‡ng đ™i coi giống hiệu ứng quang cơ, k’ch th’ch sinh học coi lˆ hiệu ứng ri•ng biệt, c‡c tˆi liệu laser kh‡c, n— coi lˆ phần hiệu ứng quang h—a Trong điều kiện nˆo th“ ba hiệu ứng nˆy xảy ra? Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ 22 Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology Bs T r ng V T Năm 1983, Richard R Anderson vˆ John A Parrish c™ng bố lý thuyết qu‡ tr“nh quang nhiệt c— chọn lọc Khoa học [26] Mục ti•u cuối c•ng qu‡ tr“nh laser tr•n da lˆ cung cấp lượng laser ch’nh x‡c đến thể nhiễm sắc cụ thể (hoặc m™ đ’ch) da mˆ kh™ng lˆm tổn thương m™ xung quanh [21] Như chœng ta đ‹ thấy hệ số hấp thụ trước đ—, trước đ‰y chœng ta nghĩ chœng ta c— thể đạt mục ti•u cuối c•ng nˆy c‡ch chọn bước s—ng c— hệ số hấp thụ m™ đ’ch cao so với m™ xung quanh Nhưng tr•n thực tế, điều nˆy đ‹ kh™ng xảy Vˆo năm 1960, laser argon 510-nm sử dụng để xử lý bớt rượu vang (PWS) C‡c tia laser Argon cho lˆ th’ch hợp cho điều trị mạch m‡u v“ c— hệ số hấp thụ M in h 1.6 Lý thuyết Quang nhiệt chọn lọc cao hemoglobin, tr•n thực tế, chœng ảnh hưởng đến c‡c m™ xung quanh vˆ lˆm bỏng chœng Laser argon lˆ s—ng li•n tục c— hệ số hấp thụ cao hemoglobin, lˆm tăng nhiệt độ mạch m‡u c‡ch chọn lọc, nhiệt lan toả, nhiệt độ c‡c m™ xung quanh tăng l•n, dẫn đến bỏng [28] Mặt kh‡c, chiếu xạ ngắn với s—ng dạng xung cho thấy c— c‡c mạch m‡u bị tổn thương vˆ tổn thương c‡c m™ xung quanh giảm thiểu (H“nh 1.31) [14] N—i c‡ch kh‡c, "sự khuếch t‡n nhiệt" lˆ vấn đề Để giải th’ch tượng nˆy, Richard R Anderson đ‹ tr“nh bˆy lý thuyết qu‡ tr“nh quang nhiệt c— chọn lọc Chœng ta h‹y xem xŽt kỹ lý thuyết qu‡ tr“nh quang nhiệt c— chọn lọc Trong qu‡ tr“nh chiếu xạ laser, lượng ‡nh s‡ng mục ti•u hấp thụ chuyển thˆnh nhiệt M™ đ’ch truyền nhiệt đến m™ xung quanh (khuếch t‡n nhiệt, gi‹n nhiệt), lˆm giảm nhiệt độ m™ đ’ch (H“nh 1.32) Qu‡ tr“nh nˆy cần thời gian vˆ nhiệt giới hạn m™ đ’ch qu‡ tr“nh chiếu xạ laser Lý thuyết quang nhiệt c— chọn lọc hiểu đơn giản lˆ Òkhi lượng nhỏ lượng ‡nh s‡ng chiếu xạ thời gian ngắn, lượng ‡nh s‡ng hấp thụ m™ đ’ch sử dụng để tăng nhiệt độ m™ đ’ch vˆ kh™ng truyền nhiệt cho c‡c m™ xung quanhÓ Điều nˆy c— thể thực tế kh™ng? Richard R Anderson đ‹ đo nhiệt độ m™ đ’ch vˆ m™ xung quanh qu‡ tr“nh điều trị laser (H“nh 1.33) [26]; 75¡C lˆ nhiệt độ mục ti•u mˆ đ— protein biến t’nh n 103 s mật độ c™ng suất cao tới 106 W/cm2, th“ c— c‡c t‡c dụng phụ bỏng xảy Trong hai trường hợp, kh™ng thể đạt hiệu mong muốn Cũng cần lưu ý mật độ lượng kh™ng quan trọng H“nh 1.30 C‡c đường chấm chŽo cho thấy c•ng J/cm2 t•y thuộc vˆo độ dˆi xung vˆ mật độ c™ng suất, c‡c hiệu ứng quang h—a, quang nhiệt vˆ quang c— thể xảy [25] Do đ—, việc tăng mật độ lượng đơn kh™ng tạo hiệu ứng quang loại laser biểu hiệu ứng quang nhiệt Chi tiết giải th’ch ÒChương 2Ó H“nh 1.31 Một sơ đồ cho thấy kh‡c biệt c‡c liệu ph‡p laser th™ng thường sử dụng chiếu xạ li•n tục vˆ qu‡ tr“nh quang nhiệt chọn lọc sử dụng chiếu xạ dạng xung Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ 23 Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology 24 H“nh 1.32 Sơ đồ biểu thay đổi thể nhiễm sắc sau chiếu xạ ‡nh s‡ng c— thể hấp thụ thể nhiễm sắc n M in h V nhiệt độ v•ng l›i giảm xuống 63% (e-1 = 0,37) Ngoˆi ra, số tˆi liệu laser định nghĩa TRT lˆ thời gian để nhiệt độ v•ng l›i giảm xuống 50% theo hˆm logarit, kh™ng phải 63% C‡c nghi•n cứu vật lý cho thấy TRT c— li•n quan đến c‡c biến số sau: Tr = d2 / gk Tr: thời gian gi‹n nhiệt, d: độ dˆy đường k’nh mục ti•u, g: hệ số h“nh học, k: độ khuếch t‡n nhiệt g lˆ hệ số h“nh học biết đến lˆ 24Ð 27 m™ đ’ch lˆ h“nh cầu, 16 h“nh trụ [26] vˆ mặt phẳng [26, 29] N—i c‡ch kh‡c, nhiệt độ giảm chậm dần theo thứ tự h“nh cầu, h“nh trụ vˆ mặt phẳng V’ dụ, c‡c mặt phẳng lớp biểu b“ nguội chậm c‡c h“nh cầu melanosome h“nh trụ mạch m‡u Điều quan trọng cần lưu ý lˆ TRT tỷ lệ với b“nh phương đường k’nh m™ (d2) N—i c‡ch kh‡c, m™ cˆng lớn, TRT cˆng lớn vˆ nhiệt độ giảm cˆng chậm Ngược lại, m™ cˆng nhỏ th“ TRT cˆng nhỏ vˆ nhiệt độ giảm cˆng nhanh [30] Hiện tượng nˆy dễ dˆng quan s‡t thấy sống hˆng ngˆy V’ dụ, nước hầm kim chi nồi nguội từ từ v“ n— lớn, bạn d•ng th“a để hầm kim chi, n— nguội nhanh v“ n— nhỏ TRT c— thể t’nh to‡n theo đường k’nh c‡c k’ch thước kh‡c (Bảng 1.11) Một tượng thœ vị nh“n thấy V’ dụ, TRT cœa c‡c m™ c— đường k’nh 0,1Ð 1,0 µm tương ứng với nano gi‰y từ 10−7 đến 10−9 gi‰y vˆ c‡c thˆnh phần da tương ứng với đường k’nh nˆy lˆ c‡c bˆo quan tế bˆo melanosome Bs T r ng T để tạo hiệu ứng mong muốn Kh™ng c— thay đổi m™ nhiệt độ mục ti•u T0 lˆ nhiệt độ trước chiếu tia laser T1, T2 lˆ nhiệt độ qu‡ tr“nh chiếu tia laser, vˆ T3, T4, T5, T6 lˆ nhiệt độ sau chiếu tia laser Nhiệt độ m™ đ’ch vượt qu‡ nhiệt độ mục ti•u (75¡C) c•ng thời điểm vượt qua T1 vˆ T2 Trong qu‡ tr“nh chiếu tia laser, nhiệt giới hạn m™ đ’ch, đ— kh™ng c— thay đổi nhiệt độ c‡c m™ xung quanh Sau chiếu tia laser, T3, nhiệt độ m™ đ’ch giảm xuống vˆ m™ đ’ch truyền nhiệt đến m™ xung quanh, lˆm tăng nhiệt độ m™ xung quanh Theo thời gian, T4, T5 vˆ T6, nhiệt độ m™ đ’ch giảm dần nhiệt độ m™ xung quanh tăng dần, m™ xung quanh kh™ng đạt đến nhiệt độ mục ti•u (75¡C) Kết luận, c— m™ đ’ch vượt qu‡ nhiệt độ mục ti•u (75¡C) vˆ m™ xung quanh kh™ng đạt đến nhiệt độ mục ti•u (75¡C) 1.6.1 Thời gian gi‹n nhiệt Khoảng thời gian ngắn nˆy lˆ nˆo (T2)? N— li•n quan đến c‡i g“? XŽt theo lý thuyết vật lý, thời gian ngắn nˆy (T2) c— li•n quan đến thời gian dẫn nhiệt thời gian khuếch t‡n nhiệt m™ đ’ch Thời gian ngắn nˆy (T2) định nghĩa lˆ thời gian gi‹n nhiệt (thermal relaxation time, TRT) Điều nˆy giải th’ch sau ỊChương 3Ĩ Thời gian gi‹n nhiệt (TRT) giảm theo cấp số nh‰n Do đ—, định nghĩa TRT c— thể định nghĩa lˆ thời gian để Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Principles and Choice of Laser Treatment in Dermatology M in h V H“nh 1.33 Sơ đồ biểu diễn nhiệt độ qu‡ tr“nh quang nhiệt chọn lọc: T0, trước tiếp xœc với tia laser (nhiệt độ thể); T1, tiếp xœc với tia laser (lˆm n—ng mục ti•u nhanh c— chọn lọc); T2, kết thœc tiếp xœc với tia laser (c‡c mục ti•u bị tổn thương kh™ng hồi phục); T3, sau thời gian gi‹n nhiệt sau xung laser (lˆm m‡t mục ti•u, lˆm n—ng m™ xung quanh); T4, sau hai thời gian gi‹n nhiệt sau xung laser; T5, sau năm thời gian gi‹n nhiệt sau ph‡t xung laser; vˆ T6, m™ từ từ trở lại trạng th‡i c‰n nhiệt với m™i trường xung quanh 25 Bs T r ng T n TRT c‡c m™ c— đường k’nh 10 µm tương Bảng 1.11 TRT vˆ c‡c thˆnh phần da theo ứng với micro gi‰y 10-5 s vˆ c‡c thˆnh phần k’ch thước da tương ứng với đường k’nh nˆy lˆ c‡c Mục ti•u TRT (s) V•ng thời gian vˆ thˆnh phần da tế bˆo RBCs TRT c‡c m™ c— đường h“nh cầu k’nh 100Ð1000 µm tương ứng với mili gi‰y (đường k’nh µm) 10−1 đến 10−3 s vˆ c‡c thˆnh phần da 0.1 x 10-9 V•ng nano gi‰y tương ứng với đường k’nh nˆy lˆ c‡c cấu trœc 1.0 x 10-7 xung ngắn theo k’ch da mạch m‡u lớp biểu b“ [26] thước bˆo quan T—m lại, việc điều trị c‡c thˆnh phần (melanosome) tế bˆo melanosome đ˜i hỏi tia 10 x 10-5 V•ng micro gi‰y laser c— khả chiếu xạ nano gi‰y, xung ngắn theo k’ch để điều trị c‡c tế bˆo RBCs cần micro thước tế bˆo cụ thể gi‰y vˆ điều trị c‡c cấu trœc lớp biểu b“ (RBC) -3 100 x 10 V•ng mili gi‰y cần mili gi‰y [26] N—i c‡ch kh‡c, n•n sử -1 xung ngắn cho cấu x 10 dụng c‡c tia laser c— độ dˆi xung kh‡c 1000 trœc nhỏ vˆ kh™ng c— t•y thuộc vˆo k’ch thước m™ đ’ch (Bảng mạch m‡u (biểu b“) 1.12) Thời gian gi‹n nhiệt (TRT) cần nhớ C‡c TRT cần nhớ thực điều trị da laser Bảng 1.13 Một điều cần lưu ý lˆ TRT biểu b“ TRT biểu b“, mạch m‡u vˆ nang l™ng t’nh mili gi‰y, v“ điều trị lớp b“ (điều trị mạch m‡u vˆ triệt l™ng laser), biểu b“ c— thể bị tổn thương V“ vậy, việc lˆm m‡t biểu b“ lˆ cần thiết Bi•n dịch: Bs Trương Tấn Minh Vũ Bảng 1.12 C‡c thˆnh phần da theo độ dˆi xung V•ng thời gian Thˆnh phần da Nano gi‰y (ns) K’ch thước bˆo quan (melanosome) Micro gi‰y (µs) K’ch thước tế bˆo cụ thể (RCB) Mili gi‰y (ms) Cấu trœc nhỏ vˆ kh™ng c— mạch m‡u (biểu b“)