LASER VÀ THIẾT BỊ ÁNH SÁNG (Phần I)

Từ năm 1960, khi laser đầu tiên được phát minh bởi T.H.Maiman tại phòng thí nghiệm nghiên cứu Hughes, bộ phận nghiên cứu của công ty Hughes Aircraft ở Malibu, CA, việc nghiên cứu và phát triển laser đã trở thành một ngành công nghiệp tỷ đô. Bắt đầu với laser ruby, những thiết bị này nhanh chóng trở thành một phần quan trọng của nhiều ngành y tế, bao gồm ngành da liễu. Các laser và thiết bị ánh sáng hiện đang được sử dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực của y học và cuộc sống hàng ngày, bao gồm máy nghe nhạc DVD và CD, máy quét ở cửa hàng tạp hóa, kỹ thuật tạo ảnh ba chiều và thậm chí cả đèn giao thông.

LASER

Để nhận ra vai trò của laser trong y học và y học thẩm mỹ, điều quan trọng là cần phải hiểu được những điều cơ bản về thuật ngữ laser.

Một thiết bị không được coi là một laser thật sự nếu không đáp ứng được 3 tiêu chí:

• Đơn sắc: thiết bị phát ra ánh sáng ở một bước sóng.
• Chuẩn trực: tất cả các sóng đi theo cùng một hướng.
• Tính định hướng: tất cả các sóng cùng pha với nhau.

Việc hiểu rõ tính tương tác của ánh sáng với làn da góp phần giúp các phương pháp điều trị lâm sàng thành công hơn. Thuật ngữ “laser” thực ra là một từ viết tắt cho “khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích” của bức xạ. Một laser khuếch tán ánh sáng bằng cách kích thích các photon, dự trữ chúng và phóng thích chúng dưới dạng chùm sáng. Để thực hiện điều này, laser phải có một nguồn năng lượng được gọi là “bơm”. Năng lượng này được hấp thu bởi các nguyên tử ở dạng các photon. Khi nguyên tử phát ra các photon của nó, nó phóng thích ra năng lượng ở dạng ánh sáng. Tất cả điều này xảy ra trong môi trường phát laser. Nhiều laser được đặt tên dựa trên loại môi trường laser của chúng. Các môi trường laser có thể là lỏng (các thuốc nhuộm như rhodamine), rắn (như ruby, alexandrite, Nd:YAG, diode (bán dẫn)) hoặc khí (heli-neon, argon, CO₂). Một số thiết bị được trang bị trong thẩm mỹ sẽ thảo luận dưới đây không phải là laser thật sự. Thực tế này không làm chúng ít hữu dụng trong điều trị cho bệnh nhân nhưng có sự khác biệt đáng kể khi thực hiện. Điều quan trọng nằm trong bản chất của sự tương tác giữa ánh sáng và da. Năm 1983, Anderson và giáo xứ đã đưa ra nguyên lý ly giải quang nhiệt chọn lọc. Nguyên lý này nói rằng tính chọn lọc của một laser đối với các mục tiêu của nó dựa trên thực tế là các bước sóng ánh sáng khác nhau sẽ được hấp thu bởi các nhóm mang màu (chromophore) khác nhau trong da gồm có nước, melanin và hemoglobin. Điều này cho phép phá hủy chọn lọc những mục tiêu này mà không làm tổn hại đến các mô xung quanh. Để thực hiện việc này, độ rộng xung cần đủ dài để làm nóng mô đến mức độ phá hủy nhưng không quá dài khiến cho nhiệt truyền ra khỏi mục tiêu đến các mô bình thường xung quanh. Khoảng thời gian phát laser được gọi là “độ rộng xung” hay “thời gian xung”. Thời gian xung lý tưởng để phá hủy chọn lọc một mục tiêu được xác định bởi kích thước của mục tiêu. Thời gian cần để mục tiêu làm giảm 2/3 lượng nhiệt của nó đến các mô xung quanh tỷ lệ thuận với kích thước của nó. Đây gọi là thời gian phục hồi nhiệt (Trt). Độ rộng xung cần phải bằng hoặc thấp hơn Trt để phá hủy chọn lọc mục tiêu và không làm tổn hại đến mô xung quanh. Nếu xung laser dài hơn Trt, sau đó sẽ có nhiều nguy cơ thiệt hại không mong muốn đến các mô khác. Các laser có thể phát ra ánh sáng ở dạng liên tục hoặc bắn ra hoặc các xung. Nguyên lý ly giải quang nhiệt chọn lọc thực sự chỉ áp dụng cho các hệ thống laser xung bởi vì laser phát liên tục tạo ra nhiệt lượng lớn ở mô và do đó ít “chọn lọc”. Khi ánh sáng ở bất kỳ bước sóng hoặc cường độ nào va chạm vào da, 4 kết quả xảy ra sau đó. Ánh sáng có thể được phản xạ từ da, điều này thường xảy ra ở lớp sừng và đây là lý do những người thực hiện thao tác trên bệnh nhân cần mang kính bảo vệ ngay cả khi không chiếu ở gần mắt. Ánh sáng đi qua lớp sừng có thể bị tán xạ bởi collagen trong trung bì hoặc truyền qua trung bì đến các mô dưới da. Ánh sáng tạo ra tác động thực sự trên các mô là ánh sáng được hấp thu. Sự hấp thu vào da là do 3 chất mang màu chính, mỗi chất mang màu mục tiêu hấp thu ánh sáng ở mỗi bước sóng khác nhau.

Hình 1. Phổ hấp thu của 3 chất mang màu chính có trong da

Sử dụng phổ hấp thu này, chúng ta có thể chọn được loại laser có bước sóng được hấp thu bởi các chất mang màu. Điều này cho phép chúng ta điều trị mục tiêu mà không ảnh hưởng đến vùng da bình thường. Khi mô mục tiêu nằm bên dưới biểu bì, việc điều trị mục tiêu không gây tổn hại đến biểu bì là rất khó để đạt được nếu như biểu bì không được bảo vệ. Sự bảo vệ này được thực hiện thông qua các hệ thống làm mát. Các hệ thống làm mát rất quan trọng trong một số quy trình laser bao gồm phá hủy mạch máu và triệt lông. Có nhiều chế độ làm mát được sử dụng trong các laser hiện nay, bao gồm làm mát bằng khí cryo, tiếp xúc, đá và không khí lạnh trực tiếp. Sử dụng các thiết bị này giúp giảm tổn thương lớp biểu bì. Ngược lại, làm mát quá nhiều khi mục tiêu ở trong lớp biểu bì dẫn đến điều trị không hiệu quả. Các hệ thống làm mát rất cần thiết trong triệt lông bằng laser bởi vì khi đó phải sử dụng năng lượng cao để phá hủy nang lông. Việc sử dụng năng lượng lớn này trên da mà không làm mát biểu bì sẽ dẫn đến tổn thương biểu bì nghiêm trọng. Thậm chí khi làm mát, trong một số trường hợp biểu bì vẫn không được bảo vệ như trong các trường hợp da sậm màu. Năng lượng của các laser được thể hiện bằng Jun. Mật độ năng lượng là năng lượng trên diện tích, thể hiện bằng Jun/cm² (J/cm²). Công suất của laser được thể hiện bằng Watt (W). Khi sử dụng laser trong các ứng dụng lâm sàng, điều quan trọng là phải nhớ tất cả các thông số laser, gồm có bước sóng, thời gian xung, mật độ năng lượng, và làm mát. Các laser chỉ là máy móc nên chúng phụ thuộc vào người điều khiển để có thể điều chỉnh và sử dụng một cách chính xác nhất

Bảng 1. Laser mạch và các thiết bị ánh sáng

LASER ĐIỀU TRỊ MẠCH MÁU

Có nhiều tổn thương mạch máu khác nhau có thể được điều trị bằng laser. Việc điều trị tổn thương mạch máu bằng laser đã trở nên phổ biến với sự ra đời của laser argon vào những năm 1970. Kể từ đó, một số hệ thống laser nhắm tới các tổn thương mạch máu đã từng bước phát triển. Nhóm mang màu của các tổn thương mạch máu là oxyhemoglobin. Đỉnh hấp thu của oxyhemoglobin nằm trong khoảng từ 500-600nm, đây chính là lý do hầu hết các laser dùng cho điều trị các tổn thương mạch máu phát ra ánh sáng có các bước sóng nằm trong vùng này. Các bước sóng dài thâm nhập sâu hơn do ít bị tán xạ bởi collagen nên các bước sóng nằm ngoài vùng này cũng được sử dụng cho điều trị các tổn thương mạch máu nằm sâu. Các tổn thương đáp ứng với điều trị laser ở bước sóng mạch máu gồm có bướu mạch máu, dị dạng mao mạch, u mạch bạch huyết, venous lakes, u mạch, dãn mạch, tĩnh mạch mạng nhện, chứng da loang lổ, sẹo, và đỏ da do bệnh chứng cá đỏ. Các báo cáo bổ sung cũng đã cho thấy những thành công trong điều trị bằng laser đối với các tình trạng như mụn cơm thông thường, sẹo phì đại, sọc, tăng sản tuyến bã nhờn, u hạt và lupus ban đỏ.

Do mạch máu nằm sâu trong lớp trung bì nên việc làm mát lớp biểu bì khi điều trị các tổn thương mạch máu là một việc hết sức quan trọng trong khi sử dụng các bước sóng nằm trong phổ hấp thu của melanin. Những laser mạch máu bước sóng dài có thể hoạt động một cách thận trọng mà không cần làm mát biểu bì. Ly giải quang nhiệt chọn lọc đóng một vai trò quan trọng trong điều trị các tổn thương mạch máu. Mục tiêu oxyhemoglobin phải hấp thu ánh sáng, tạo ra nhiệt và làm đông tụ mạch máu và tất cả đều không gây tổn hại đến mô xung quanh. Những laser điều trị mạch máu đầu tiên thường gây ra tỷ lệ cao tình trạng giảm sắc tố và sẹo. Việc nhận rõ tầm quan trọng của ly giải quang nhiệt và thời gian xung cho phép điều trị an toàn và hiệu quả các tổn thương mạch máu mà không để lại sẹo.

Laser nhuộm xung (PDL) được biết đến vào năm 1989 và vẫn còn là tiêu chuẩn vàng trong điều trị laser đối với các trường hợp bướu mạch máu. Laser nhuộm xung đầu tiên hoạt động ở bước sóng 577nm, các thế hệ tiếp sau đó của PDL có bước sóng dài hơn một chút, tương ứng với độ thâm nhập sâu hơn. Tuy nhiên, các laser bước sóng dài hoạt động ra bên ngoài đỉnh hấp thu của oxyhemoglobin và do đó yêu cầu mật độ năng lượng nhiều hơn để cho các kết quả tương đương. Các PDL được trang bị các hệ thống làm mát động ở dạng phun khí cryo. Hiện nay, các hệ thống laser phổ biến nhất để điều trị các tổn thương mạch máu là PDL (585nm), laser nhuộm xung dài (595nm), potassium titanyl phosphate (532nm) và neodymiumdoped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) 1064nm. Ngoài ra còn có một vài hệ thống diod rất hiệu quả cho các tổn thương mạch máu, gồm có diod 940nm có chức năng tốt cho điều trị dãn mạch vùng mặt, tĩnh mạch mạng nhện trên cơ thể và u mạch.

Các thiết bị PDL hiệu quả cho điều trị dãn mạch vùng mặt, cổ và ngực nhưng ít hiệu quả trên cơ thể.

Hình 2. A-trước điều trị dãn mạch bằng PDL, B-sau điều trị.

Các PDL cũng được sử dụng cho điều trị dị dạng mạch máu ở người lớn và trẻ em bao gồm bướu mạch máu, u mạch bạch huyết. Các PDL hiện nay đều được trang bị hệ thống làm mát bằng khí cryo, các kích thước điểm khác nhau và thời gian xung có thể điều chỉnh được. Thời gian xung mong muốn phải được điều chỉnh theo đường kính mạch máu và thời gian phục hồi nhiệt của nó. Kích thước mạch máu càng lớn, thời gian xung tối ưu cần phải dài hơn. Thời gian xung quá ngắn dẫn đến đứt mạch máu và ban xuất huyết, đây là tác dụng phụ phổ biến khiến cho các PDL không phổ biến cho những bệnh nhân điều trị thẩm mỹ trong những năm trước đây. Việc sử dụng thời gian xung dài và đường truyền đôi ở những laser này gần đây dẫn đến hiệu quả tương đương ở các trường hợp dãn mạch với ít ban xuất huyết. Các tác dụng phụ bên cạnh ban xuất huyết là phồng rộp, thay đổi sắc tố sau viêm (PIPA) do sự phun cryo, cũng như sẹo do mật độ năng lượng quá mạnh. Các tổn thương trên ngực và cổ cần được điều trị ở năng lượng thấp hơn so với vùng mặt.

Laser potassiumtitanylphosphate (KTP) có bước sóng 532nm cũng được hấp thu mạnh bởi oxyhemoglobin. Nó đã được chứng minh là ít nhất có hiệu quả đối với dãn mạch vùng mặt tương đương như các PDL. Laser KTP có thể hoạt động trong vùng thời gian xung dài hơn nên không gây ra ban xuất huyết. Nhược điểm của KTP là do có bước sóng ngắn và thâm nhập yếu nên điều trị bằng KTP hiệu quả nhất cho các mạch máu bề mặt. Bên cạnh đó, việc điều trị cho các loại da sậm màu hoặc rám nắng cần được thực hiện một cách cẩn trọng nếu có thể, bởi vì bước sóng 532nm cũng được hấp thu tốt bởi melanin.

Các laser bước sóng dài có thể cũng được sử dụng hiệu quả cho điều trị các tổn thương mạch máu. Các bước sóng dài cho phép thâm nhập sâu hơn và do đó là sự lựa chọn tuyệt vời cho vùng chân. Ngoài ra, cũng đặc biệt hiệu quả cho các mạch máu lưu lượng lớn trên vùng mặt. Ví dụ các laser được sử dụng cho tĩnh mạch mạng nhện gồm có laser diod 940nm và Nd:YAG 1064nm.