Обоснование актуальности исследования. Искусство татуировки не ново для человечества [1]. Татуировки обнаружены на останках древних египтян 1300 г. до н.э. Исторически сложилось, что при татуаже пигмент вносится под кожу с помочью иглы.
Кожа состоит из нескольких слоев - эпидермиса, дермы и подкожно - жировой клетчатки. Эпидермис от внешнего мира ограничен роговым слоем мертвых клеток. Эпидермис - это слой около 0,07-1.4 мм толщиной, обеспечивает как защитный барьер, так и регенеративную функцию. Дерма - второй слой кожи, находящиеся под эпидермисом. Этот слой кожи около 0.6-3.0 мм и содержит, главным образом, фибробласты и соединительную ткань [17].
В современной профессиональной татуировке чернила находятся в верхней части дермального слоя кожи, в первую очередь в клетках фибробластов. Немало людей поддавшись модному течению, решились сделать татуировку на теле. Людям свойственно совершать импульсивные поступки. Вот только со временем люди меняются, появляется новая работа, меняются музыкальные вкусы, а татуажный пигмент на их телах остается [10, 12].
Возможно, картины на коже станут на пути личных и профессиональных целей. Бритни Спирс стала счастливой обладательницей двух татуировок с орфографическими ошибками, которые позднее удалила. Со слов Келли Осборн она разочаровалась почти в каждой татуировке на своем теле и попыталась свести или изменить пятнадцать рисунков. Взглянув на предплечье звезды можно утверждать, что богатство и знаменитость не гарантируют успешность операции, татуировка превратилась в мутное и бесформенное пятно.
Поскольку чернила в клетках кожи окружены соединительнотканными капсулами и образуют очень устойчивые комплексы, татуировка становится практически постоянным украшением для кожи. Согласно официальной статистике, процедура удаления татуировок становится все более и более распространенной [1].
Наиболее эффективные методы удаления татуировок включают иссечение, различные методы дермабразии и лазерное удаление. Не смотря на то, что современная практическая медицина предложено много методов удаления татуажного пигмента в эпидермисе, не редко косметический результат оказывается не удовлетворительным, особенно часто это бывает во время деструкции эпидермиса с пигментными частицами и иссечением кожи [6, 7, 14].
Метод иссечения для удаления татуировки является наиболее инвазивным и несовременным методом. При иссечении участок кожи с татуировкой удаляют хирургически, а края раны сшивают вместе косметическим швом [1].
Данная операция может быть выполнена только для относительно небольших татуировок; в противном случае кожных лоскутов может оказаться недостаточно для закрытия послеоперационной раны. Дерматоабразия может быть выполнена абразивными материалами, распыляемыми кристаллами оксида азота, методами криодеструкции. Химический пилинг выполняется различными кремами, лосьонами и гелями. Несмотря на инвазивность и плохие косметические результаты, эффективность представленных методов часто оказывается недостаточной.
Самым эффективным и наиболее часто используемым методом для удаления татуировки по праву признаны лазерные методы [1]. В решении проблемы удаления татуировок значительного прогресса позволили достичь лазерные методики. В лазерной хирургии удаление татуировок занимает одно из ведущих мест в виду распространенности этого явления [7, 9, 14].
Лазерное удаление, не смотря на некоторую болезненность процедуры, не инвазивно и обеспечивает хороший косметический результат [1]. Лазерные методы лечения наиболее удобны для человека, образ жизни человека практически не изменяется.
Лазерное удаление татуировки проводится Q-switched лазером, подобное излучение обеспечивает вспышку лазера продолжительностью в доли секунды [13].
Длина волны луча каждого лазера избирательно поглощается соответствующим пигментом [3]. Пигментные частицы нагреваются до 900 градусов по Цельсию и разрушают соединительнотканную капсулу, частично сгорая, частично фрагментируются. Остатки сажи и пигмента впоследствии становятся доступными для клеток крови обеспечивающих иммунитет и выводятся из организма лимфатической системой [17].
Для полного удаления татуажного пигмента в коже нужно не менее 5-15 сеансов лазерного лечения. Количество сеансов зависит от вида, цвета пигмента, от профессиональности имплантации пигмента тату мастером.
В профессионально нанесенных татуировках чернила в эпидермисе располагаются более равномерным слоем и поэтому черная профессионально нанесенная татуировка являются самом простом для удаления. Непрофессиональные татуировки труднее удалить из-за того, что гранулы пигмента не распределяется в коже равномерным слоем [17].
В непрофессиональных татуировках, частицы краски разбросаны в большом диапазоне в пределах эпидермиса и дермы. Они также имеют тенденцию быть имплантированными в более глубокие слоя дермы, что делает удаление особенно сложным [17]. Татуажный пигмент способен поглотить только лазерное излучение определенными спектральными характеристиками.
Различные виды лазеров в разной степени действуют на пигментные частицы разных цветов. В том случае если мы ведем речь о многоцветных татуировках, то почти всегда нам потребуются использование нескольких типов лазеров. Лазеры для удаления татуировок обычно классифицируют по среде волны лазерного излучения. Длина волны измеряется в нанометрах.
На сегодняшний день на рынке распространенны Q-Switched лазеры с длинами волн: 532 нм, 694 нм, 755 нм и 1064 нм [4, 9, 11, 15]. Выбор лазеров с этими длинами волн объясняется тем, что до появления селективного фототермолиза лазеры с отличными значениями излучающие непрерывную энергию значительно повреждали меланоциты эпидермиса.
На сегодняшний день лазеры с модуляцией интенсивности излучают короткие импульсы чрезвычайно мощных всплесков энергии в сочетании с селективным фототермолизом определенной длины волны, что позволяют разрушають микрочастицы пигмента татуировки без или с минимальным повреждением окружающих тканей [16].
Q-switched с удвоенной частотой Nd: YAG: 532 нм создает зеленый свет, который сильно поглощается пигментными частицами красного и оранжевого цвета, в несколько меньшей степени желтого. Лазерное излучение с длиной волны 532 нм поглощается меланином и гемоглобином, нередко оставляют изменения пигментации кожи [5].
Рубиновый лазер - 694 нм. Лазер красного цвета сильнее всего поглощается пигментными частицами зеленого и синего цвета. Даная длина волны наиболее эффективно против чернил шариковых ручек синего цвета. В еще большей степени поглощается меланином и гемоглобином, почти всегда оставляют изменения пигментации кожи [6].
Александритовый лазер - 755 нм. По характеристикам схожий с рубиновым лазером. Зеленый свет этого лазера хорошо поглощается зелеными и темными пигментами татуировки. Тем не менее, цвет александритового лазера немного меньше поглощается меланином, поэтому этот лазер имеет несколько более низкую частоту нежелательных пигментных изменений, чем рубиновый лазер [2].
Этот лазер работает хорошо на зеленых татуировок, но из-за его слабой пиковой мощности он работает только умеренно на черно-синих чернилах. Он не работает вообще (или очень минимально) на красном, оранжевом, желтом, коричневом цвете. Nd: YAG с модуляцией добротности: 1064 нм. Этот лазер создает ближний инфракрасный свет (невидимый для человека), который плохо усваивается меланиом и гемоглобином, благодаря чему лазер подходит для темной кожи. Лазерное излучение с этой длиной воны хорошо поглощается темными татуировочными пигментами. И более безопасно для пациентов за счет низкого поглощения гемоглобином и меланином [2].
Из лазерных методик остается самой эффективной лазерная селективная фотокавитация с использованием Q-Switched лазера [2, 8]. Данная методика позволяет удалить пигментные частицы в эпидермисе без образования обширных косметических дефектов и практически вытеснила все остальные методы удаления татуажного пигмента. Baumler W, Eibler ET, Hohenleutner U. в своем исследовании доказали, отдельные пигменты имеют пик поглощения отличный характеристик коммерческих Q-Switched лазеров, например желтый цвет с пиком поглощения 480 нм [4]. В этом случае татуировки крайне плохо поддаются лечению и потребуют для удаления множество сеансов с непредсказуемым результатом. Это наиболее всего характерно для татуировок зеленого, оранжевого, фиолетового и желтого цветов. В свете изложенных фактов мы считаем целесообразным расширить частотные характеристики лазерный излучателей.
Цель работы. Оптимизация методики удаления в эпидермисе татуажного пигмента с использованием методики лазерной селективной фотокавитации, путем расширения частотных характеристик лазерных излучателей.
Материалы и методы исследования. Для решения данной задачи мы отобрали 2294 образца наиболее распространенных на рынке пигментов. В нашем исследовании представлены все виды пигментов для татуажа: минеральные, органические, растительные и микрогранулы пластика. Минеральные пигменты представлены окислами железа и цинка. Растительные пигменты представлены смесями хны и цитрусовых. Органические пигменты представлены в большинстве своем производные на основе хлорофилла, каротиноида и флавоноида. В которые вошли как пигменты производителей с мировым именем (BioTouch, TKL, Lushcolor, Goochie), так и пигменты кустарного и неизвестного происхождения (гелевые чернила, тушь, сажа и т.д.). В качестве разбавителя использована в большинстве случаев вода, кроме тех случаев, когда производителем рекомендуется иной растворитель (спирт, глицерин и сорбитол). В исследование были включены пигменты в максимально возможной концентрации.
В нашем исследовании был использован спектрофотометр SP-1105 OEM. Данный прибор предназначен для получения спектра пропускания отношения потоков, из которых один получаем при прохождении исследуемого образца, второй эталонный. Данный прибор может производить измерения с использованием, как спектра пропускания, так и спектр отражения. Согласно заявленным характеристикам данный прибор может определять длину волны в диапазоне 325-1000nm с точностью ±2 нм.
Методика. Высокоочищенные сухие пигменты растворялись дистиллированной воде в дозе 0,2 мг/мл, готовые формы растворов применены в дозе рекомендуемой производителем. Для облучения готовые растворы разлиты по 6 мл в стандартные куветы из кварцевого стекла (Suprasil, Hellma, 110-QS, толщина 2 мм, Мюльхайм, Германия). Каждый образец пигмента помещался в 7 пробирок. Каждая пробирка в течение 4 часов облучалась излучением с выбранной одной длиной волны из 430 nm, 480 nm, 532 nm, 560 nm, 694 nm, 755 nm, 1064 nm интенсивностью на расстоянии 25 см. Это соответствует дозе облучения 21,6 Дж/см2. Доза облучения в 21,6 Дж/см2 является минимальной для определения визуальным образом изменения количества пигмента в представленном образце. Для контроля такой же объем раствора пигмента находился в темноте. Контрольный объем раствора признан эталонным. Каждый из образцов пигмента имеет определенный как минимум один максимум поглощение излучения видимого цвета. В случае если представленный образец высокоэффективно поглощает излучение с выбранной длиной волны, количество пигмента в образце значительно снизится от эталонных значений, и наоборот, если излучение образцом не поглощается, цвет образца не изменится.
Обсуждение полученных результатов. После нахождения пигмента под излучателем по изменению цвета можно судить о снижении количества пигмента от исходного в необлученном свежем эталонном образце находящемся все это время в темноте. Для каждого образца определенны максимумы поглощения. В случае если образец подвергался облучению с длиною волны в диапазоне максимума поглощения, по истечении этого времени расщепляли около 80% от исходного количества пигмента. При этом в темновом контроле (240 мин темноты) изменения цвета не были обнаружены. В отдельных случаях, когда диапазон излучения находился в абсолютном максимуме поглощения, оригинальный цвет был полностью отбелен и в результате получен бесцветный раствор. И напротив когда длина волны значительно отличалась от максимума поглощения, цвет раствора практически не отличался от эталонного образца.
Полученные результаты представлены для каждого пигмента в отдельной таблице.
Таблица 1. Анализ облучения пигмента PR22
Примечание: здесь и далее Ж - желтый, О – оранжевый.
Таблица 2. Анализ облучения пигмента YHR2201
В табл. 1 представлен анализ облучения пигмента PR22, можно утверждать, что для разрушения данного пигмента наиболее эффективно излучение длиною волны 430 nm. В табл. 2 представлен анализ облучения пигмента YHR2201, можно утверждать, что для разрушения данного пигмента наиболее эффективно излучение длиною волны 1064 nm.
Далее результаты проведения спектрофотометрического исследования всех представленных образцов объединены. После статистической обработки полученных результатов можно сделать вывод: любой из представленных образцов может быть разрушен излучением с длиною волны: 430 nm, 480 nm, 532 nm, 560 nm, 694 nm, 755 nm, 1064 nm.
Выводы. После проведения статистического анализа всех 2294 пигментов, мы с высокой долей вероятности можем утверждать, излучение с длиною волн 532 нм, 694 нм, 755 нм и 1064 нм не может эффективно разрушить все представленные пигменты. Для повышения эффективности деструкции имплантированного пигмента в эпидермис целесообразно использовать лазерное излучение с длинами волн 430 nm, 480 nm, 532 nm, 560 nm, 694 nm, 755 nm, 1064 nm. В данном исследовании, мы практически подтвердили, что любой из представленных образцов пигмента может быть разрушен лазерным излучением с одним или несколькими стандартизованных значений длин волны.