Чрескожная лазерная коагуляция сосудов

Среди всех процедур лазерной дерматокосметологии чрескожная лазерная коагуляция сосудов, пожалуй, самая трудновыполнимая и рискованная. Это связано с тем, что мы должны скоагулировать крупный объект внутри кожи при высокой температуре (свыше 85°C), так чтобы окружающие ткани при этом не пострадали (они коагулируются при 60°C). Конечно, лазеры оказывают селективное воздействие, но никогда на 100 процентов. Врач должен учитывать свыше десятка изменяемых параметров для того, чтобы эффективно и безопасно решить задачу лазерного удаления сосудов. Если он где-то ошибется, это спровоцирует осложнения вплоть до рубцовых изменений кожи, что, к сожалению, встречается часто.  

Сосудистая патология кожи может проявляться в следующих вариантах:

• расширение сосудов (дилатация);
• сужение сосудов; 
• нарушение проницаемости сосудистой стенки;
• нарушение сосудистой реактивности. 

Расширение сосудов – единственный вариант патологии, при котором может быть использовано лазерное лечение.

Действие лазера на биологические ткани

Как минимум два процесса наблюдаются при взаимодействии лазера с биологической тканью. 

Первый – физический процесс преобразования энергии света в термодинамический процесс нагрева, который приводит к локальному повышению температуры. 

Второй – химический процесс, когда нагретые белки денатурируют, изменяется их нативная конформация. Аминокислотная последовательность белка не изменяется. Денатурация часто приводит к тому, что в коллоидном растворе белковых молекул происходит процесс агрегации частиц белка в более крупные – коагуляция. Скорость денатурации белка прямо пропорционально зависит от температуры. Термически индуцированная денатурация клеток человека начинается при температуре 43°C. 

Суть физического процесса при взаимодействии лазеров с тканью в том, что световая энергия (в джоулях) поглощается тканевыми хромофорами, — это приводит к образованию тепла и локальному повышению температуры (в градусах Цельсия). Следовательно, увеличение плотности энергии (флюенса) в конечном итоге вызывает повышение температуры в тканях (при одинаковой длительности воздействия/импульса). Во многих случаях существует почти линейная связь между флюенсом (Дж/см2) и локальным повышением температуры (T°C).

Денатурация белков не может начаться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая температура. Это происходит, когда в ткань поступает соответствующее количество энергии – минимальная пороговая энергия. 

Есть два очень важных временных параметра, которые необходимо учитывать. 

1. Длительность (ширина, продолжительность) лазерного импульса – измеряется в долях секунды (милли-, микро-, наносекунды). Это время определяет общий подвод энергии к поглощающим тканям. 
2. Продолжительность процесса денатурации в нагретой ткани-мишени. При коротких лазерных импульсах пиковая температура переходного процесса необратимой денатурации составляет свыше 60°C и отличается для разных тканей. 

Таким образом, целесообразно ввести концепцию эффективной (или пороговой) температуры при соответствующем эффективном времени денатурации, при котором будет достигаться эффективное необратимое повреждение ткани-мишени. 

Известно, что порог необратимого повреждения тканей, когда она уже не может восстановиться, соответствует 63,2% поврежденных клеток. Следовательно, как только 63,2% клеток в мишени необратимо повреждены, она считается неспособной к регенерации или повторному синтезу белка. Например, при 60°C требуемое время нагрева составляет приблизительно 1 с для кожи человека, в то время как при 70°C – уже около 33 мс. Обратите внимание, что кровь требует гораздо более длительного времени нагревания (или более высокой температуры при том же времени нагревания) для коагуляции по сравнению с кожей. Необходимая температура для свертывания крови составляет приблизительно 90,4°C при 33 мс, по сравнению с 70°C для кожи и приблизительно 88°C для коллагена в стенке сосуда. Денатурация коллагена в стенке сосуда происходит при несколько более низких температурах, чем в крови, в течение заданного времени нагревания, что приводит к разрушению стенок сосудов до денатурации гемоглобина. Чем быстрее повышается температура, тем выше скорость денатурации (экспоненциальный рост). Медленный нагрев белков приведет к денатурации при более низкой температуре, чем быстрый нагрев тех же белков. 

При лазерном воздействии на сосуды более длинные импульсы вызывают выраженное периваскулярное повреждение коллагена, что может способствовать как улучшению результата, так и вызывать осложнения. Большее повреждение белка может быть достигнуто либо путем увеличения энергии, подаваемой на сосуд, либо повышением длительности импульса, либо и тем, и другим.

Лазерное лечение кровеносных сосудов

Для коагуляции сосудов используются различные типы лазеров: желто-зеленого спектра (500-600 нм), александритовый (755 нм), диодный (800-810, 940, 980 нм), неодимовый (1064 нм); отдельно можно добавить импульсные источники света – IPL (400-1200 нм). 

Условно сосудистые лазеры можно разделить на две категории, обладающие следующими характеристиками:

• сильным поглощением гемоглобина и маленькой глубиной оптического проникновения – до 1,5-2 мм (KTP 532 нм, PDL 585 или 595 нм, Diode 577, 585 нм, лазер на парах меди 511 + 578 нм); 
• плохим поглощением гемоглобина и глубоким проникновением – до 7 мм (Nd:YAG 1064 нм, Diode 980 нм). 

Лазеры, длина волны которых находится в зелено-желтом диапазоне, эффективны для коррекции мелких (<0.7 мм) поверхностных сосудов. Их можно применять безопасно только на светлой коже до III фототипа, так как волны этого диапазона сильно поглощаются не только гемоглобином, но и меланином. Почти сопоставимым эффектом обладают IPL-аппараты. Применение лазеров зелено-желтого диапазона электромагнитных волн для удаления крупных или глубоко залегающих сосудов ограничено тем, что излучение в значительной степени рассеивается в верхних слоях кожи. Попытки коагулировать такие сосуды простым увеличением длительности импульсов или уровня лазерной энергии завершаются в лучшем случае рецидивами, а в худшем — термическим повреждением кожи.

Длинноимпульсный Nd:YAG 1064 нм лазер имеет низкий коэффициент абсорбции по гемоглобину (примерно в 30 раз хуже, чем PDL). Поэтому требуется гораздо более высокий уровень флюенса, чтобы достигать нужной температуры, но это повышает риск перегрева окружающих тканей. Неоспоримым преимуществом является большая глубина проникновения для воздействия на крупные сосуды и достижения глубокозалегающих сосудов. С помощью неодимового лазера можно удалять сосуды с диаметром до 4 мм. 

Механизм коагуляции сосудов

В основе чрескожной лазерной коагуляции сосудов лежат два механизма действия:

• интраваскулярный тромбоз;
• сокращение (констрикция) сосуда за счет денатурации коллагена в стенке сосуда и периваскулярного в межклеточном пространстве.

Тромбоз сосудов происходит вследствие нагрева эритроцитов до температуры свыше 90°C и нагрева эндотелиальной стенки сосуда. В результате повреждения эндотелиоцитов запускается система гемостаза. Гемостаз возникает при сложных взаимодействиях между тромбоцитами, стенкой сосуда и адгезивными белками, что приводит к образованию первоначальной «пробки тромбоцитов». Эндотелиальные клетки, выстилающие сосудистую стенку, проявляют антитромботические свойства. Напротив, субэндотелиальный слой является высоко тромбогенным, как и белки, которые участвуют в адгезии тромбоцитов. В норме тромбоциты не прилипают к интактному эндотелию сосудов, но после повреждения сосудов они цепляются к коллагену и субэндотелиальной ткани и подвергаются морфологическим изменениям. К тому же любое сосудистое повреждение приводит к спазму сосудов, опосредованному рефлекторными нейрогенными механизмами. Денатурация коллагена в стенке сосуда и периваскулярного в межклеточном пространстве сопровождается его сокращением, что приводит к сжатию просвета сосуда. 

Все это происходит в момент лазерного импульса внутри сосуда, расположенного глубоко в коже, а на ее поверхности мы видим клинические изменения сосуда.

Тромбоз и термическое воздействие на периваскулярные структуры приводят к непроходимости сосуда и запуску воспалительной реакции с последующим замещением его на соединительную ткань.  

Преобладание того или иного механизма зависит от комбинации параметров: длины волны, плотности энергии, длительности импульса, диаметра луча, также имеет значение диаметр сосуда и глубина его залегания. 

Параметры плотности энергии и клинические критерии

Выбор параметров плотности энергии зависит от диаметра сосуда. Определение необходимой энергии проводится, как правило, экспериментально, а не предварительным расчетом, так как процесс взаимодействия лазера с кожей сложен и не поддается прогнозированию. 

Подбор плотности энергии начинают с подпороговых значений, которые не приводят к каким-либо изменениям сосуда. Дальше ее повышают до наступления изменения цвета сосуда, что соответствует денатурации гемоглобина ~90°C. Для усиления эффекта энергия повышается до наступления денатурации периваскулярных тканей – это проявляется в виде сужения сосуда и размытия контуров, частичного или полного его исчезновения. Такие критерии считаются оптимальными. Но при превышении энергии на 20% от оптимальных отмечается чрезмерное повреждение периваскулярных тканей с их видимым побелением или посерением, что провоцирует обширные необратимые изменения и как следствие к формированию рубца. 

При использовании коротких импульсов и высокого флюенса температура повышается более 100°C, что приводит к вскипанию крови с последующим разрывом стенки сосуда. Клинически это выглядит как пурпура, геморрагия или гематома – в зависимости от диаметра разрушенного сосуда. Такой клинический эффект неприемлем, поскольку сосуды часто полностью восстанавливаются, и пациент получает видимый косметический недостаток в виде «синяка». 

Длительность импульса 

Время тепловой релаксации сосудов зависит от их диаметра. Согласно теории селективного фототермолиза, чтобы тепловое повреждение ограничивалось только нужным нам сосудом, необходимо использовать длительность импульса короче времени тепловой релаксации. Денатурация гемоглобина – времязависимый процесс, и за наносекунды он не происходит. Поэтому для удаления сосудов используются импульсы в диапазоне от 100 мкс до 100 мс. В «винных пятнах» или при куперозе диаметр сосудов колеблется от 10 до 300 мкм, оптимальная длительность импульса, как правило, составляет 0,3-5 мс. Для вен на ногах с диаметром до 2 мм используются более длинные импульсы от 15 до 50 мс. Более длинные импульсы приведут к сильному повреждению периваскулярного коллагена, что при высоких температурах чревато осложнениями. 

Диаметр луча

Еще одним крайне важным параметром лазера при работе с сосудами является диаметр луча. Он прямо пропорционально влияет на глубину эффективного воздействия энергии света. 

Больший диаметр пучка света обеспечивает более глубокое проникновение энергии и, следовательно, достаточно высокую температуру в глубоко залегающих сосудах. Также большой размер пятна повышает скорость обработки. Зелено-желтые лазеры и IPL проникают до 2 мм, поэтому необходимо использовать большой диаметр луча (4-20 мм) для эффективной работы. Напротив, неодим проникает глубоко, и мы используем маленький диаметр луча (2-6 мм), чтобы ограничить глубину его воздействия.

Алгоритм подбора параметров

За последние несколько лет в мире было проведено много исследований эффективности лазеров для удаления сосудистых патологий. Стали более понятными механизмы чрескожной коагуляции сосудов, прояснились вопросы эффективного и безопасного проведения процедур. Однако простых протоколов не существует. Слишком много переменных, чтобы свести их к одному результату – коагуляции сосуда. 

Если говорить о лазере, это такие параметры, как длина волны, длительность импульса, плотность энергии, диаметр пятна, частота импульсов. 

Что касается пациента, это фототип кожи, цвет сосуда (красный – оксигемоглобин, синий – дезоксигемоглобин), его диаметр, глубина залегания, скорость кровотока и уровень гемоглобина. Кроме того, необходимо учитывать, какой вариант охлаждения используется, какая его температура и длительность воздействия. Возможны варианты работы с наложением импульсов и без, в несколько проходов или в один. В итоге мы имеем как минимум 15 переменных. И, наконец, кровь коагулируется при более высокой температуре (свыше 90°C), чем окружающие ткани (уже при 60°C). Поэтому чрескожная лазерная коагуляция сосудов – сложная задача для врача-косметолога. Для простоты понимания взаимосвязи геометрических характеристик сосуда и параметров лазера предлагаю следующий алгоритм работы.  

Для удаления мелких сосудов с диаметром до 0,5 мм подходят лазеры 500-600 нм и IPL с миллисекундным импульсом, или Nd:YAG 1064 нм с микросекундным импульсом.  Для удаления крупных сосудов (от 0,5 до 2 мм) необходимо использовать неодимовый лазер с миллисекундным импульсом. Если сосуд залегает поверхностно, мы используем маленький диаметр луча, чтобы ограничить площадь и глубину воздействия. Для крупных и глубокозалегающих сосудов необходимо использовать больший диаметр луча. Плотность энергии обратно пропорционально диаметру сосуда, так как мелкие сосуды имеют малое количество хромофора и, соответственно, придется затратить больше энергии для их нагревания. Крупные сосуды лучше захватывает свет и быстрее нагреваются при минимальной плотности энергии. Длительность импульса прямо пропорционально увеличивается в зависимости от диаметра сосуда. 

Чаще всего для сосудов используются длинноимпульсные лазеры Nd:YAG 1064 нм. Существует огромное количество подобных аппаратов, чуть ли не каждый производитель имеет в своем портфеле неодимовый лазер в виде отдельного аппарата или «пистолета» для мультиплатформы. Но неодимовые лазеры плохо справляются с мелкими сосудами. Поэтому, если клиника хочет предложить клиентам услуги по коррекции всего спектра сосудистых патологий, ей придется рассматривать покупку аппаратов с разной длиной волны – Nd:YAG 1064 нм и 532 нм KTP, либо 595 нм PDL, либо как альтернатива двум последним – IPL. 

Сейчас на рынке появляется множество доступных по цене миниатюрных диодных лазеров с длиной волны 980, 940, 585, 577, 532 нм и пр. Но, как уже было сказано, не только длина волны определяет медицинский эффект. Проблема таких лазеров всегда одна – малая пиковая мощность, невозможность генерировать высокую энергию за короткий импульс при большом пятне. Однако за диодными аппаратами будущее, поскольку они значительно экономичнее лазеров на кристаллах и красителях, которые используются сегодня.