Краткий обзор принципов фототермолиза – от теории стимулированного излучения Эйнштейна до современной лазерной терапии.
Хотя Альберт Эйнштейн не изобрел лазер как таковой, он, безусловно, проложил ему путь в современное общество и медицину. Развивая квантовую гипотезу физика Макса Планка, в 1905 году Эйнштейн предложил, как свет передает свою энергию в виде кусочков, которые представлены фотонами – дискретными квантовыми частицами. Позже, в 1916 году, он ввел понятие стимулированного излучения: фотоны, взаимодействуя с возбужденными атомами или молекулами, могут стимулировать излучение новых фотонов с той же частотой, фазой, поляризацией и направлением, что и первый.
Этот процесс, который, таким образом, ведет себя как процесс усиления, был назван “усилением света путем стимулированного излучения” или, для краткости, “LASER”.
В 1954 году J. P. Gordon и C. H. Townes впервые продемонстрировали стимулированную эмиссию излучения для микроволнового излучения (MASER). Возможность распространить этот принцип на инфракрасную и оптическую области была предложена Шолоу и Таунсом в 1958 году, а первый лазер был создан Теодором Мейманом в 1960 году, который использовал кристалл рубина, стимулированный вспышками высокой интенсивности, для излучения миллисекундных импульсов когерентного 694-нм (ближний инфракрасный) света рубинового лазера (красный). Лазер на Nd: YAG был создан Джонсоном в 1961 году, лазер на ионах аргона (Ar+) был изобретен Беннеттом и др. в 1962 году, а лазер на углекислом газе (CO2) был создан Пателем в 1964 году.
Позже были изобретены различные типы газовых лазеров, твердотельные лазеры и лазеры на парах металлов. Область длин волн постепенно расширялась до ультрафиолетового диапазона, что сделало возможным ионизацию и разрушение связей целевых молекул.
В 1962 году американский дерматолог Леон Голдман, пионер в применении лазеров для лечения дерматологических заболеваний, был первым врачом, испытавшим рубиновый лазер на человеческой коже; в 1963 году он сообщил о действии рубинового лазера Меймана в селективной фотодеструкции пигментированных элементов кожи, таких как черные волосы. Он также описал потенциальное использование рубинового лазера и более инновационного Q-switched устройства для удаления татуировок и возможного лечения других пигментных поражений, таких как невусы и меланомы. Кроме того, Голдман исследовал применение аргонового лазера в лечении сосудистых мальформаций и использование углекислотного лазера для фотоэксцизии повреждений кожи. В 1973 году он также представил неодимиевый: иттрий-алюминиевый гранат (Nd: YAG) лазер для лечения сосудистых поражений.
Следующим крупным скачком в области кожных лазеров стала концепция “пульсирующего” лазерного луча, который позволял избирательно разрушать аномальные или нежелательные ткани, оставляя окружающие нормальные ткани неповрежденными.
Теория “селективного фототермолиза” была разработана дерматологами Рокс Андерсон и Джон Пэрриш.
В их статье 1983 года было описано взаимодействие ткани и лазера, приводящее к избирательному разрушению целевой структуры, называемой хромофором. Лазерная энергия заранее определенной длины волны преимущественно поглощалась хромофором, создавая тепловое поглощение мишенью в большей степени, чем окружающими структурами, что приводило к избирательному нагреву и разрушению тканей.
Захватывающим недавним событием стало внедрение фракционного термолиза в начале 2000-х годов. Появление фракционных лазеров, которые используют узкие, микроскопические столбы света для обработки определенного участка кожи и оставляют окружающие ткани нетронутыми, изменило способ проведения шлифовки кожи, предлагая более доступные и безопасные процедуры с небольшим временем простоя и результатами, сравнимыми с традиционными лазерами для шлифовки.
Сегодня лазеры широко используются практически во всех областях медицины, с широким диапазоном длин волн, интенсивности излучения, длины и частоты импульсов. Они стали фундаментальным, незаменимым и вездесущим прибором современной науки. Конечно, медицинский потенциал лазеров продолжает изучаться.