Углекислотный лазер

Что такое CO2 лазер (углекислотный лазер) и принцип его действия

CO2 лазеры – это лазеры, которые работают на газовых смесях. Усиление света в таких лазерах происходит за счет вибрирующих переходов в молекулах углекислого газа CO2. Лазеры данного типа используют комбинацию нескольких газов: углекислого (CO2), гелия (He), азота (N2), водорода (H2) и ксенона (Xe). CO2 лазеры генерируют волны длиной 10.6 микрометров, которые способны порождать излучение высокого качества и большой мощности.

Попадая на кожу излучение углекислотного лазера, поглощается меланоцитами (клетки, вырабатывающие пигмент меланин) и водой, оказывая тепловое воздействие на ткани.

Действие лазера зависит от плотности и интенсивности светового излучения (пучка света), длительности воздействия, его характера и импульса. Как действует лазер? Например, при удалении новообразования на коже используется излучение СО2 лазера мощностью 50 кВт и плотностью на 1 см2. Корреляция плотности и мощности излучения способствует быстрому нагреву воды, которая содержится в тканях и клетках, а затем и нагреву безводных компонентов тканей. В результате происходит мгновенная взрывообразная вапоризация жидкости с разрушением клеток и тканей. Другими словами, световое излучение СО2 лазера поглощается водой, которая содержится в больших количествах в клетках и тканях человека.

Виды углекислотных лазеров

Существует два основных вида СО2 лазера:

  • непрерывные;
  • импульсные.

Аппараты на основе непрерывных лазеров базируются на лазерном излучении, которое постоянно по времени. Именно такие лазеры используют в хирургии для иссечения новообразований на коже. Но данный вид лазеров имеет один существенный недостаток. Во время его воздействия происходит значительный нагрев близлежащих тканей. По этой причине невозможно точно спрогнозировать глубину лазерного проникновения в ткани.

Аппараты на основе импульсного излучения осуществляют воздействие короткими вспышками, во время которых каждый квант излучения передает тканям определенную энергию. Впоследствии этого клетки и ткани на обработанном участке погибают и испаряются. Важным является тот факт, что во время воздействия данных аппаратов, близлежащие ткани не нагреваются, передача тепла не осуществляется, и они остаются неповрежденными. Можно сказать, что данный вид лазера обладает избирательным действием, что способствует быстрому восстановлению и заживлению обработанной кожи.

Современные лазерные аппараты и установки работают как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Проведение процедуры углекислотным лазером СО2

Процедуру проводят в несколько этапов:

Первый этап – это очищение кожи. Кожу очищают от декоративной косметики специальными антисептическими препаратами.

Второй этап- проведение анестезии за 30 минут до начала основной процедуры. В качестве обезболивающих препаратов используют местные анестетики в виде крема, геля или спрея. В случае необходимости устранения серьезных дефектов кожи проводят общую анестезию.

Третий этап – непосредственная обработка необходимых участков кожи. Данный этап является сутью процедуры, и длиться 20-30 минут.

Четвертый этап – завершающий. После обработки углекислотным лазером на кожу наносят успокаивающий и увлажняющий крем, который способен восстановить и увлажнить нормальный уровень влажности кожи.

Примерно за 10 дней до проведения процедуры необходимо начать прием противовирусных препаратов для предотвращения рецидивов герпеса.

В первые дни после процедуры необходимо наносить на кожу заживляющие препараты и антибактериальные мази, которые пропишет врач.

Каким эффектом обладает углекислотный лазер в косметологии

Углекислотный лазер чаще всего используют для шлифовки кожи. Для осуществления этой процедуры лазерный аппарат настраивают таким образом, чтобы частота и мощность лазерного луча удаляла за один импульс поверхностный участок кожи толщиной не более 24-30 микрометров. В этом случае частота колебаний импульса не более 5 герц, что предотвращает глубокий нагрев тканей и их бесконтрольное повреждение.

Омоложение кожи под воздействие излучения СО2 лазера обуславливается несколькими факторами:

  • уменьшением глубины морщин в связи с поверхностным испарением тканей;
  • коагуляцией тканей и сосудов также за счет выпаривания жидкости из клеток;
  • изменением структуры молекул белков (денатурация);
  • иссушением тканей из-за обезвоживания;
  • разрушением коллагеновых волокон также из-за обезвоживания;
  • реакцией тканей на травматическое и температурное повреждение, которое провоцирует асептическое воспаление;
  • асептическим воспалением, провоцирующим активизацию фибробластов, которые синтезируют коллаген и эластин с образованием фибрилл параллельного расположения.

Побочные эффекты и осложнения

После процедуры на основе углекислотного лазера случаются побочные эффекты в виде легкого покраснения и незначительного шелушения кожи, которые обычно проходят через два дня. Такие эффекты дает одноразовая процедура на основе углекислотного лазера. Если процедур больше, то кожа значительно краснеет (гиперемия держится в течение месяца), появляются кровавые корки, которые нельзя ни в коем случае насильно устранять. Под этими корками формируется здоровая молодая кожа.

Большое количество процедур также может спровоцировать появление длительно кровоточащих язв, покрытых корками. Заживление язв происходит в течение 2-3 месяцев. При глубоком проникновении лазера, на коже пациента могут образоваться депигментированные участки, в которых содержатся поврежденные меланоциты. Если лазер проникает еще глубже, то на данных участках образуется рубцы и шрамы. Участки здоровой ткани переплетаются с рубцовой тканью, что придает коже нездоровый и неэстетичный вид.

Продление молодости и сохранение красоты – одна из самых важных задач современных женщин. Для этого они используют самые разнообразные методы – от домашних процедур до высокотехнологичных методов аппаратной косметологии. И, если домашние процедуры улучшат цвет лица и избавят от легких морщинок, то аппаратная косметология поможет сохранить женщине безупречную кожу, а окружающим забыть о ее возрасте надолго.

Что такое СО2 Лазер.

CO2 лазеры – это лазеры, работающие на газовых смесях. Усиление света в таких лазерах происходит за счет вибрирующих переходов в молекулах углекислого газа CO2.В лазерах этого типа используется комбинация нескольких газов: углекислого (CO2), гелия (He), азота (N2), водорода (H2) и ксенона (Xe).

CO2 лазеры создают волны длиной 10.6 микрометров, которые порождают излучение высокого качества и большой мощности.

При воздействии СО2 лазером происходит быстрое нагревание воды, находящейся в тканях и клетках, вода моментально испаряется, это ведет к разрушению структуры ткани и клетки. Последствием разрушения является сокращение коллагена и разравнивание ткани. Затем происходит рост новых клеток эпидермиса.

На этом принципе действия и основано применение фракционного СО2 лазера в дерматологии ,и в частности, косметологии.

Отличительной особенностью СО2 лазеров является то, что они затрагивают глубокие слои эпидермиса (в отличие от фракционных эрбиевых лазеров, которым под силу лишь поверхностные слои) и способны восстанавливать кожу после глубоких морщин и улучшать вид глубоких рубцов.

По своему действию существует два вида углекислотных лазеров

Непрерывные – лазерное излучение постоянно по времени, можно таким образом обрабатывать большие участки. Минусом при этом является то, что глубина лазерного проникновения непредсказуема и могут затрагиваться и близлежащие ткани.

Импульсные (фракционные)- короткие вспышки передают строго дозированную энергию, при этом разрушаются клетки-мишени, не затрагивая близлежащие ткани.

Они позволяют сделать процедуру более комфортной и щадящей, уменьшают риск развития побочных эффектов и осложнений.

Современные лазерные аппараты обладают и тем, и другим способом подачи излучения. Врачи-косметологи определяют сами, какое воздействие необходимо в зависимости от индивидуальных особенностей человека, площади воздействия и конечного результата.

Показания и противопоказания к применению

Какие проблемы можно решить с помощью фракционных СО2 лазеров:

  1. Омоложение кожи за счет снятия верхнего слоя эпидермиса.
  2. Улучшение внешнего вида рубцовой ткани.
  3. Устранение новообразований и дефектов кожи — папиллом, бородавок, невуса, растяжек кист, татуировок.
  4. Устранение поверхностных морщин.
  5. Улучшение вида глубоких морщин.

Кому рекомендована процедура углекислотной лазеротерапии:

  1. Женщинам от 40 до 70 лет, желающим устранить неровности и дряблость кожи, а также уменьшить морщины.
  2. Пациентам, имеющим травматические и келоидные рубцы, в том числе рубцы от угревой сыпи.
  3. Пациентам с новообразованиями (папилломы, бородавки, невус).
  4. Пациентам, страдающим кератозами.
  5. Пациентам с пигментными пятнами или растяжками на коже различного происхождения.

При этом, СО2 лазеротерапия не применяется при расширении мелких кровеносных сосудов и пигментации на шее. А также нежелательна для подтяжки молодой кожи до 40 лет.

Нельзя применять метод лазеротерапии при:

  • беременности,
  • лактации,
  • приеме антикоагулянтов,
  • приеме фотосенсибилизирующих препаратов (например, Роаккутана) в последние шесть-двенадцать месяцев,
  • проведении химиотерапии,
  • медленном заживлении ран,
  • склонности кожи к образованию рубцов,
  • сахарном диабете.
  • аутоимунных заболеваниях,
  • онкологических заболеваниях,
  • нарушении свертываемости крови,
  • любом остром заболевании,
  • при обострении хронического заболевания.

Побочные действия

Как и любой метод лечения в медицине, лазеротерапия имеет побочные эффекты. Но, они чаще всего имеют временный характер:

Боль — может ощущаться в первые сутки, хорошо помогает при этом любой жаропонижающий препарат, например, парацетамол.

Покраснение — гиперемия может держаться от двух недель до двух месяцев, реже — до шести месяцев.

Образование ран — вследствие излучения могут образоваться раны, на заживление которых уйдет от двух до десяти дней. Особенностью при этом является шелушение кожи.

Припухлость — небольшие отеки проходят сами в течение 3-5 дней.

Депрессия и ухудшения настроения — дискомфорт и отсутствие видимого результата в первые часы и дни могут создать плохое настроение, но по мере заживления и проявления результата, психологическое равновесие восстанавливается. На протяжении этого периода показан прием легких седативных препаратов.

Учитывая, что каждый человек индивидуален, некоторые побочные эффекты могут иметь необратимые последствия.

Пигментация — может как появиться, так и частично исчезнуть, в частности, у темнокожих людей. Гиперпигментация пропадает в течение трех, реже — шести месяцев, в очень редких случаях остается навсегда.

Рубцы и шрамы — образуются очень редко. Но если ваша кожа склонна к образованию рубцов, не стоит искушать судьбу. Лучше поискать альтернативные методы.

Поражение глаз — возможно, если во время процедуры ваши глаза ничем не защищены во время процедуры.

Инфицирование — в условиях современных клиник это происходит крайне редко, но инфицирование и последующее нагноение раны может привести к образованию рубцов.

Избежать побочных действий или привести их к минимуму помогут опытные пластические хирурги и дерматологи. Высоким гарантом служит и обращение в надежные клиники, которые работают на самом современном оборудовании, имеют успешный опыт работы в лазеротерапии.

Как происходит процедура лечения и послеоперационный период

Перед процедурой обработки лазером врач собирает тщательный анамнез по поводу перенесенных заболеваний, приема препаратов, состояния здоровья в данный момент.

На первом этапе врач производит антисептическую обработку кожи, для профилактики ее инфицирования.

Затем обезболивает местными анестетиками в виде крема, геля или спрея. Если дефект кожи глубокий, то, по решению врача, возможна общая анестезия.

Через полчаса производят непосредственное воздействие лазером на кожу. Это также занимает не более получаса.

Последний этап – нанесение успокаивающих и увлажняющих средств на кожу, дабы уменьшить обезвоживание.

В течение суток после процедуры желательно находиться дома, так как кожа выглядит как после сильного солнечного ожога. Все это время к ней нужно прикладывать холод.

В течение трех-шести дней (а при более глубокой обработке до десяти дней) кожа постепенно вернется к обычному виду.

Окончательный эффект возможно увидеть от месяца до шести после проведенной процедуры. Сохранится он на несколько лет.

Количество процедур выбирает врач, обычно это одна-две процедуры.

Лучшие аппараты, их преимущества.

Самыми современными и надежными на сегодняшний день являются СО2 лазеры:

  1. Deka Smartxide «DOT1», Deka Smartxide «DOT2 (пр-во Италия).
  2. CO2 Lumenis Acupulse.(пр-во США-Израиль).
  3. MultiPulse CO2.(пр-во Германия).

Преимущества этих аппаратов в том, что они легко настраивается под любую область обработки, благодаря большому количеству насадок, имеет разные режимы использования, пациент во время процедур не испытывает дискомфорта.

Клинические исследования показали, что использование этих аппаратов делает процесс высокоэффективным и безопасным.

Как я покупал 40W лазерный гравер в Китае + немного теории CO2 лазеров

Вы возможно видели задорные ролики на YouTube, где лазерный станок бодро нарезает оргстекло совершенно безумным образом (просмотр рекомендуется без звука). Ну, подумал я, надо и себе такую игрушку прикупить. Тем более что с 40W лазером и черной краской можно и печатные платы так рисовать 🙂
ВНИМАНИЕ
Не пытайтесь повторить, то что написано в этой статье. Работа с открытой крышкой запрещена, юстировка зеркал может производиться только квалифицированным персоналом. Обязательна защита для глаз — иначе можно легко лишиться зрения.

Краткая теория

Обычный лазер на углекислом газе — на самом деле содержит еще Гелий и Азот, под давлением ниже атмосферного. Лазеры небольшой мощности (100W и менее) — обычно «отпаяные», т.е. просто стеклянная трубка с буферным объёмом газа, водяное охлаждение, 2 электрода на концах трубки, и 2 зеркала — одно полупрозрачное (для излучения с длиной волны 10.6мкм), другое непрозрачное. По мере работы CO2 разлагается, и лазер теряет мощность. Чем выше температура, тем короче срок службы (обычно 1000-2000 часов). Питание лазера — источником высокого напряжения, ~15-20 КВ, 15-25мА (для 40W трубки).
40W — достаточно только для резки оргстекла/фанеры. Металлы резать можно только с намного большей мощностью (1000W и выше), меньше — если кислородом расплав выдувать (тогда железо с углеродом еще и сгорает, давая дополнительную энергию). По печатной плате напрямую резать дорожки не выйдет — т.к. медь хорошо отражает 10.6мкм излучение. А вот если покрыть тонким слоем краски — то я видел положительные результаты. Что примечательно, ПВХ например резать нельзя, т.к. выделяющиеся при его резке газы разъедают линзу (и не совсем полезны для человека).
Собственно, из длины волны излучаемого света (10.6мкм, «дальний» инфракрасный свет) и исходят многие особенности CO2 лазеров — очень мало материалов прозрачны для такого излучения. Лучше всего пропускает такой свет — селенид цинка, ZnSe, твердое вещество оранжевого цвета. Существенно хуже (но дешевле) — кремний и германий. Из экзотики — обычная поваренная соль также хорошо пропускает свет CO2 лазера, но очень уж недолговечны линзы из неё.
Зеркала — дешевле всего стекло или кремний, покрытые слоем меди или золота — как на фото справа (на небольших мощностях излучения — этого вполне достаточно). На производстве — бывают цельно медные зеркала с водяным охлаждением, и молибденовые — если при резке стали капля расплавленного металла прилипает к молибденовому зеркалу, её можно просто отковырнуть, протереть тряпочкой и дальше работать
Луч лазера можно перемещать «летающими зеркалами» — когда и лазер, и объект резки неподвижны, или например может быть одно летающее зеркало + движение объекта. Лазер обычно не двигают, т.к. он очень длинный (из-за того что трудно увеличить диаметр выходного пучка выше 1см — повышение мощности возможно только увеличением длины).

И наконец фокусировка — линзой из селенида цинка. В мощных лазерах может использоваться параболическое зеркало, которое сразу поворачивает луч на 90′ и фокусирует. Само собой и зеркала и линзы могут иметь просветляющее покрытие (особенно в резонаторе лазерной трубки).
Из-за того, что длина волны излучения очень большая, 10.6мкм — диаметр точки, в которую фокусируется лазер ограничен дифракционным пределом: для линзы с фокусным расстоянием 101мм — диаметр пятна не может быть меньше 0.2мм, а для 51мм — 0.1мм (при диаметре пучка 7мм).
Забегая вперед, трубка моего лазера выглядит так:

Как я покупал гравер на Aliexpress.com

Посмотрев, что продают на рынке — увидел, что из того, что не совсем уж фатально дорого (<10’000$) — продуют только промаркированные китайские граверы с 40W лазером. Естественно, я решил купить гравер напрямую у производителей, без посредников. Побродив на aliexpress.com, нашел первого продавца. После небольшой переписки с обсуждением дополнительных запчастей (я хотел купить запасную лазерную трубку), продавец предложил перевести ему деньги банковским переводом «на деревню дедушке» и обещал сразу же после этого выслать гравер. Этого я делать само собой не стал, любые покупки должны проходить через escrow систему alibaba-ы, или через Paypal — иначе не будет никаких возможностей оспорить сделку, если пришлют что-то не то. На продавца накатал жалобу, и в скорости он исчез с сайта.
Нашел второго продавца, но на этот раз он уже согласился на escrow. Вес посылки превышал допустимые для почты и EMS 40кг — поэтому решили послать по EMS в разобранном виде, вместе с инструкциями по сборке. Цена вопроса — 1288$ вместе с доставкой. Через пару недель курьер EMS с трудом притащил коробки ко мне домой:

Открываем и собираем


Сразу бросилось в глаза, что во время транспортировки разбилось защитное стекло. Но пока все выглядело оптимистично. Собрал все вместе, подключил водяное охлаждение, и пробую проверить лазер. Жму кнопку test — разряд в лазере есть, но точка на бумажке не прожигается. Странно… Бумагу даже 0.1W прожигать должно. Открываю защитную крышку, все осматриваю — вроде все выглядит хорошо. Жму тест — снова ничего. Тут внезапно замечаю, что во время теста — рука чувствует тепло. Жесть. Оказывается сбита юстировка Y-зеркала, и луч лазера не попадает в X-зеркало, а рассеивается от круглой поверхности (выше — она обведена красным). Тут я понимаю что все пройдет не так гладко, как я рассчитывал. Ну, делать нечего, надо юстировать.

Юстировка летающих зеркал

Быстро нашел хитрый способ юстировки — термочувствительной бумагой, на которой печатают чеки в магазинах. Проблема в том, что очень уж много точек настройки положения зеркала, и крепление Y-зеркала — не вполне жесткое, китайцы в своём стиле блин.
Все шло хорошо, луч попадал уже почти туда куда нужно, и внезапно при следующем тестовом включении лазера с левой стороны пошел дым. Следующий абзац — пролетел за 0.5 секунды 🙂 Я думаю — хмм… интересно, откуда там может быть дым, вроде гореть особо нечему… Хмм… Человек может «отфильтровать» ощущения, которых он совсем не ожидает, и сосредоточен на чем-то другом (точно так же, можно не заметить ножевое ранение в драке). И тут пришла боль…
Оказалось, палец попал в луч лазера, хорошо еще я тестировал на минимальной стабильной мощности (около 10W). (Фото не для слабонервных, кровь заляпала стены). 3 часа ночи. Что делать? Звонить в скорую? «- Здравствуйте, что у вас случилось? — Аааа, заберите меня, я себе палец насквозь прожег лазером!!!!»
В общем, повезло, попал в ноготь, мощность маленькая, 10.6мкм хорошо поглощается, и рана была поверхностная (именно поэтому CO2 лазеры используют в медицине). Зажило быстро. После этого я понял, что путь мой к работающему граверу неблизок. И я сел писать претензию на продавца на aliexpress.

Разборки с продавцом

После внимательного изучения товара, обнаружилось список проблем из 9-и пунктов — отличия от того, что было в описании, чудовищные проблемы с качеством (блок питания выдавал всего 14мА, хотя для 40W лазера нужно 24, cnc контроллер отличался от того, что был в описании, ужасное качество PCB, бракованая ZnSe линза, «вгоревший» отпечаток пальца на одном из зеркал). Глубину проблем можно увидеть на снимках: 1, 2, 3, 4.
Это была настоящая заруба. 2 месяца мы провели в dispute-ах на разных уровнях, несколько раз возвращаясь к началу спора. Продавец допустил «ошибку» — признал, что он прислал мне «другую модель», но она «лучше». Это была его фатальная ошибка, после этого спорить с ним было намного проще. Я требовал исправления всего списка проблем, или предлагал вернуть все это добро ему за его счет. Само собой, пока идет dispute — продавец не может забрать свои деньги.
В конечном итоге, продавец согласился прислать запчасти на замену — нормальный блок питания (как в описании), новую, не бракованную ZnSe линзу и 3 молибденовых зеркала. Но нервов было потрачено не мало.

Видео с тестом лазера:

Результат и выводы

В конечном итоге, я получил весёлый набор «сделай лазерный гравер сам» по не слишком высокой цене. Сейчас я делаю к нему Mach3-совместимый контроллер, с оригинальным сложно делать что-то кроме печатей (т.к. кривой китайский софт заточен под растровую гравировку, а не резку).
А с китайцами нужно держать ухо востро — они не гнушаются продавать брак, лишь бы заработать лишних 10$ (т.е. они могут делать качественно, но только если держать за горло. Если не держать — сразу получишь отбраковку). Никаких сделок без Escrow и без возможности оспорить качество после доставки.