نور چیست؟
 

نور یک سیستم پیچیده از انرژی تابشی می باشد که از موج ها و بسته های انرژی موسوم به "فوتون ها" تشکیل شده است. نور با توجه به طول این موج ها در طیف الکترومغناطیسی (EMS) بازاریابی می گردد. فاصله بین 2 دامنه یا قله متوالی این موج ها که با متر اندازه گیری می شود، طول موج را مشخص می کند. در مورد بخش قابل مشاهده EMS، طول موج، رنگ نور لیزر را تعیین می کند.
 

تعداد قله های موج (یا دامنه های آن) که از یک نقطه مشخص در یک ثانیه عبور می نمایند، فرکانس هر منبع انرژی EMS را مشخص می کند. طول موج و فرکانس نور با یکدیگر نسبت عکس دارند. بنابراین، طول موج های کوچکتر نور، فرکانس های بالاتری دارند و همچنین دارای فوتون های پرانرژی بیشتری نسبت به طول موج های بلندتر نور که فرکانس های کمتر و فوتون های کم انرژی تری دارند، می باشند.
 

چه کسی لیزر را اختراع نمود؟
 

پروفسور آلبرت انیشتین تمامی فرمول ها و نظریه های مفهومی لازم جهت ساختن لیزر را در مقاله سال 1917 خود تحت عنوان "تئوری کوانتومی رادیاسیون" منتشر نمود. در این مقاله، وی واکنش اتم ها و مولکول های دارای انرژی الکترومغناطیسی را در شرایط جحذب و انتشار خود به خود انرژی توصیف نمود. با استفاده از اصول ترمودینامیک، وی به این نتیجه رسید که انتشار تحریک شده انرژی امکان پذیر می باشد. با این وجود، در سال 1959 بود که دکتر چارلز تونز و دکتر آرتور شالو اولین ابزار را بر اساس مفاهیم انیشتین ساختند که به عنوان Maser (تقویت ریز موج ها توسط انتشار تحریک شده رادیاسیون) شناخته شد. سپس در سال 1960، اولین لیزر واقعی (یک لیزر یاقوتی) توسط تئودور میمن راه اندازی شد.
 

پیدایش لیزرهای دیگر به سرعت اتفاق افتاد؛ یعنی لیزر هلیوم- نئون در سال 1961، لیزر آرگون در سال 1962، لیزرهای دی اکسید کربن و Nd- YAG در 1964، لیزر رنگی در سال 1966 لیزر اکزایمر در سال 1975، لیزر بخار مس در 1981 و لیزر بخار طلا در سال 1982 پدیدار شدند.
 

لیزر چیست؟
 

اصطلاح لیزر مخفف عبارت "تقویت توسط اشعه تحریک شده ناشی از پرتوتابی" می باشد. به همین دلیل، لیزر تنها یک وسیله محسوب نمی شود بلکه ک فرآیند فیزیکی تقویت نمودن می باشد. آخرین کلمه در این اصطلاح یعنی "پرتوتابی" یک نگرانی در بیماران ایجاد می نماید زیرا توأم با پرتوتابی یونیزه کننده با انرژی بالا می باشد که اغلب در رادیوتراپی سرطان به کار می رود. با این حال در مورد لیزرها، این کلمه برای توصیف شدن چگونگی پخش شدن نور لیزر در فضا به صورت امواج اشعه به کار می رود. باید به بیماران اطمینان خاطر داد که تمامی لیزرهایی که امروزه مورد تأیید و کاربرد قرار گرفته اند، قادر به یونیزه کردن و تجزیه نمودن بافت ها نیستند و خطر توأم با پرتوتابی که در درمان سرطان به کار می رود را به همراه ندارند.
 

تمامی لیزرها از 4 جزء یکسان اولیه تشکیل شده اند. این اجزاء عبارتند از لیزر حد واسط (معمولاً ترکیب جامد، ماسیع یا گاز)، حفره اپتیک یا تشدید کننده که اطراف لیزر حد واسط را فرا می گیرد و روند تقویت نمودن را در بر می گیرد، منبع انرژی یا پمپ که اتم ها را تحریک نموده و جمعیت اتم ها را معکوس می نماید و یک سیستم فرستنده (معمولاً یک فیبر اپتیک یا بازوی اتصالی همراه با اتصالات آینه ای) تا نور را به دقت به هدف برساند.
 

لیزرها معمولاً بر اساس ماده ای که درون حفره اپتیک آنها قرار گرفته است، نامگذاری می شوند (جدول 31-1). لیزرهای گازی شامل آرگون، اکزایمرها، بخار مس، هلیوم، نئون، کریپتون و دی اکسید کربن می باشند. یکی از شایعترین لیزرهای مایع حاوی مایعی با رنگ رودامین می باشد که در لیزر رنگی متغیر استفاده می شود. لیزرهای جامد عبارتند از یاقوتی، نئودیمیوم: یتریوم- آلومینیوم- گارنت (Nd: YAG)، الکساندرایت، اربیوم و لیزرهای دیودی. تمامی این ابزارها جهت درمان بالینی انواع مختلفی از بیماری ها و اختلالات بر اساس طول موج، ماهیت پالس و انرژی خود به کار می روند.
 

منبع انرژی یا پمپ برای تأمین نیرو یک جزء ضروری هر نوع لیزر محسوب می گردد تا بتواند الکترون های تحریک شده را تولید نماید (Noe سال 1982). این منبع انرژی به وسیله جریان الکتریکی مستقیم، تحریک اپتیکی توسط نوع دیگر لیزر (آرگون)، تحریک با فرکانس رادیویی، نور سفید ناشی از یک لامپ جرقه ای یا حتی (به ندرت) شکستن پیوندهای شیمیایی جهت رهاسازی انرژی (مانند آنچه که در لیزر هیدروژن- فلوراید ایجاد می شود) قابل دستیابی می باشد.
 

جهت درک اینکه چگونه نور لیزر ایجاد می شود، یادآوری ساختار اتم ضروری است. تمامی اتم ها از یک هسته مرکزی تشکیل شده اند که توسط الکترون هایی که سطوح انرژی پراکنده یا مدارهای اطراف هسته را اشغال نموده اند، احاطه شده اند و به اتم یک وضعیت پایدار می بخشند (شکل 31-1). هنگامی که یک اتم به طور خود به خود یک فوتون نوری را جذب می نماید، ناپایدار شده و به سرعت و به طور خود به خود یک فوتون نوری را رها می نماید و بنابراین الکترون ها می توانند به وضعیت طبیعی خود یعنی انرژی پایین تر اما شکل مدار داخلی پایدار خود بازگردند (شکل 31-2). تحت شرایط طبیعی، این جذب و رها شدن نور طی یک الگوی بر هم ریخته و تصادفی به وقوع می پیوندد و منجر به تولید نور ناهمگن می گردد.
 

هنگامی که یک منبع خارجی انرژی جهت یک حفره لیزر که حاوی ماده لیزری می باشد، به کار گرفته می شود (معمولاً به شکل الکتریسیته، نور، امواج ریز یا حتی یک واکنش شیمیایی)، اتم های در حال استراحت تحریک شده و الکترون های آنها به مدارهای خارج تر، با انرژی بالاتر و ناپایدار منتقل می شوند. هنگامی که اتم های بیشتری در این وضعیت ناپایدار منتقل می شوند. هنگامی که اتم های بیشتری در این وضعیت ناپایدار با انرژی بالا نسبت به وضعیت استراحت معمول خود وجود داشته باشند، حالتی تحت عنوان معکوس شدن جمعیتی ایجاد می گردد که برای مرحله بعدی در تقویت نور، ضروری می باشد (شکل 31-3).
 

تقویت نور در حفره اپتیک یا تشدید کننده لیزر روی می دهد. تشدید کننده به طور تیپیک شامل یک حفره سربسته می باشد که امکان آن را فراهم می نماید تا فوتون های تابیده شده نور بارها به سمت جلو و عقب از یک انتهای دیگر آن بازتاب شود تا زمانی که یک شدت مناسب جهت تقویت کامل نور حاصل گردد. از طریق یک روند پیچیده جذب و انتشار فوتون های (بسته ها) انرژی، لازمه تشکیل یک پرتو لیزری نور فراهم می گردد و تقویت نور اتفاق می افتد. سپس امکان گریز فوتون ها از طریق یک سوراخ کوچک در آینه نسبتاً منعکس کننده فراهم می گردد. پرتو خروجی نور 3 ویژگی منحصر به فرد دارد که این امکان را برای آن فراهم می نماید تا توسط فیبراپتیک یا یک بازوی مفصلی به هدف مناسب خود انتقال یابد.
 

خصوصیات منحصر به فرد نور لیزر
 

یک تابش لیزری 3 مشخصه منحصر به فرد دارد که آن را از نور غیر لیزری متمایز می نماید. اولین ویژگی این است که نور لیزر مونوکروماتیک است یا به عبارتی از یک طول موج یا رنگ منفرد تشکیل شده است. دومین ویژگی منحصر به فرد، خصوصیتی است که تجانس نامیده می شود و طبق آن تمامی امواج نور از نظر زمانی و فضایی با یکدیگر حرکت می کنند یعنی اینکه با یکدیگر در یک فاز حرکت می کنند. ویژگی سوم حرکت موازی می باشد که مبین این است که انتقال نور در الگوی موازی بدون انحراف قابل ملاحظه حتی در فواصل طولانی روی می دهد.
 

درخشندگی (Irradiance) و سیالیت انرژی
 

برای اینکه از یک لیزر جهت درمان هرگونه بیماری پوستی استفاده شود، لازم است تا به این مطلب پی برد که چگونه می توان یک لیزر را طوری تنظیم نمود تا مطلوب ترین تأثیرات بیولوژیک را در بافت ها به دست آورد (1980 Fuller). دو فاکتوری که در این روند اهمیت دارند عبارتند از درخشندگی و سیالیت انرژی. درخشندگی که تراکم نیرو نیز نامیده می شود، توانایی یک لیزر را جهت برش، بخار نمودن یا انعقاد بافت مشخص می نماید که بر حسب وات بر سانتی متر مربع (Watts/cm2) بیان می شود و آن را می توان طبق فرمول زیر محاسبه نمود:

سیالیت انرژی، مقدار انرژی لیزر را که با یک پالس منفرد منتقل می گردد را تعیین می کند و به شکل ژول بر سانتیمتر مربع (j/cm2) بیان می گردد و توسط فرمول زیر قابل محاسبه می باشد:

در مورد درخشندگی و سالیت انرژی، هر چه عدد بیشتر باشد، اثر آن زیادتر است. به عنوان مثال، برای برش بافتی، میزان درخشندگی بالایی مورد نیاز می باشد، در حالی که جهت انعقاد بافتی، تنها میزان اندکی درخشندگی لازم است.
 

چگونگی واکنش نور لیزر با بافت
 

جهت درک اینکه چگونه لیزر ایده آل را از میان هزاران ابزار موجود کنونی برای درمان هرگونه مشکل پوستی انتخاب نمایید، مهم است که ابتدا درک نموده چگونه نور یک تأثیر بیولوژیک در پوست می گذارد. واکنش نور لیزر و بافت زنده معمولاً در نتیجه عملکرد طول موج سیستم لیزر می باشد. برای اینکه انرژی لیزر هرگونه اثری در پوست ایجاد نماید، ابتدا باید جذب گردد. فرآیند جذب شامل تبدیل انرژی نورانی (نور) به شکل متفاوت دیگری از انرژی (معمولاً حرارت) می باشد که با واکنش ویژه با بافت صورت می گیرد. اگر نور از سطح پوست از آن عبور نماید، آنگاه هیچگونه تأثیر بیولوژیکی وجود نخواهد داشت.
 

اگر نور به طور غیر دقیقی توسط هر گونه هدف با مولکول جاذبی (کروموفور) درون پوست جذب گردد، آنگاه تأثیر حاصله نیز غیر واضح و غیر متمرکز می باشد. تنها هنگامی که نور به شدت توسط یک ترکیب خاص پوستی جذب شود، آنگاه یک تأثیر بیولوژیک واضح بوجود خواهد آمد. در حالی که ممکن است، مشکل به نظر برسد که بتوان این واکنش را به دقت پیش بینی نمود.
 

در حقیقت، تنها 3 ترکیب در پوست وجود دارند که قادر به جذب نور لیزر می باشند: ملانین، هموگلوبین و آب درون یا خارج سلولی که یطیف جذبی آنها به خوبی شناسایی و ثبت شده اند. سازندگان لیزرها، این اطلاعات را جمع آوری نموده و ابزار تکنولوژیک موجود کنونی را طراحی نموده اند تا نوری را تولید نمایند که همان رنگ یا طول موج مناسبی باشد که می بایست به طور صحیح و دقیق توسط یکی از این اجحزای پوستی جذب گردد. این شرایط، آسیب جانبی به پوست طبیعی اطراف را کاهش می دهد.
 

در سال 1983، دکتر آندرسون و دکتر پاریش محققین آزمایشگاه های هاروارد در زمینه کاربرد نور در پزشکی (Photomedicine) در مجله Science، نظریه جدید خود یعنی تجزیه گرمایشی انتخابی توسط نور (SPTL) را منتشر نمودند. این نظریه مبتکرانه شرح داد که چگونه به طور ایمن و مؤثر می توان با استفاده از نور لیزر، عروق ریز در کودکان مبتلا به همانژیوم شرابه ای (Port Wine) را درمان نمود. این نظریه همچنین منجر به پیدایش یک لیزر خاص یعنی لیزر پالس رنگی جهت درمان یک بیماری خاص (لکه های شرابه ای در کودکان) گردید. این مفهوم در حال حاضر جهت توسعه درمان های مؤثرتر جهت سایر مشکلات پوستی از جمله درمان خالکوبی ها، ضایعات رنگدانه ای خوش خیم و برداشتن موهای زاید بکار رفته است. نظریه SPTL، مسیر متمرکز نمودن آسیب حرارتی به بافت تحت درمان را مشخص می کند و آسیب حرارتی بهب افت های مجاور را کاهش می دهد. این روند بر اساس اندازه فیزیکی بافت هدف با انتخاب طول موج مناسب نور توسط مادۀ جاذب نور در بافت هدف و همچنین انتقال مقدار صحیح انرژی با طول مدت پالس مناسب (زمان استراحت حرارتی IRI) صرت می پذیرد.
 

لیزر Q-Switched (تعویض بار)
 

اندیکاسیون های زیبایی لیزر

  • ضایعات رنگدانه ای و خالکوبی ها
  • ضایعات عروقی
  • رفع موهای زائد
  • جوان سازی و لایه برداری