لیزر در دوران تمدن یونان و روم

ليزر … از اعجاز‌آميز‌ترين موهبت‌هاي طبيعت است كه براي مصارف گوناگون سودمند است. پليني، تاريخ طبيعي، جلد ۲۲٫ ص ۴۹ (قرن اول ميلادي)
برداشت از نوشته‌هاي پليني بزرگ:
ليزر در دوران تمدن يونان ـ روم
در دوران تمدن يونان ـ روم (تقريباً از قرن ششم پيش‌ از ميلاد تا قرن دوم ميلاد) ليزر بخوبي شناخته شده و مشهور بود. گياهي خودرو بود (احتمالاً از رده گياهان چتري) كه در ناحيه وسيعي در اطراف سيرن (ليبي امروز) مي‌روييد. گاهي هم «ليزر پيتيوم» ناميده مي‌شد و به علت خواص اعجاز‌گرش آن را هديه‌اي از جانب خداوند مي‌دانستند. اين گياه براي درمان بسياري از بيماري‌ها از ذات‌الريه

گرفته تا بسياري از بيماري‌هاي واگير‌دار به كار مي‌رفت. پادزهر مؤثري بود براي مارزدگي،‌ عقرب زدگي و نيش پيكان‌هاي زهر‌آلود دشمن از طعم لذيزش به عنوان چاشني عالي در بهترين آشپزي‌ها استفاده مي‌شد. اين گياه آنچنان پرارزش بود كه منبع اصلي سعادت سيرنيها به حساب مي‌آمد و به يونان و روم صادر مي‌شد. در مدت استيلامي رومي‌ها تنها خراجي كه سيرينها به روم مي‌دادند اين گياه بودكه همراه با شمشهاي طلا در خزانه‌ها نگهداري مي‌شد. شايد بهترين گواه‌ ارزش ليزر در آن روزگار نقش بر جام مشهور آركسيلائو (كه اكنون در موزه سيرن است.) باشد كه باربران را

در حال بار كردن ليزر در كشتي تحت سرپرستي شاه آركسيلائو نشان مي‌دهد، هم يوناني‌‌ها و هم رومي‌ها بسيار كوشيدند كه بتوانند ليزر را در نقاط مختلف «آپوليا» و «آيونا» (در قسمت جنوبي ايتاليا) به كشت بنشانند. نتيجه آن شد كه ليزر بيشتر و بيشتر كمياب شد و به نظر مي‌رسد كه

در حوالي قرن دوم ميلادي كاملاً از ميان رفت. از آن زمان تا به حال علي‌رغم كوشش‌هاي بسيار كسي موفق نشد كه ليزر را در صحرا‌هاي جنوبي سيرن پيدا كند و بدين ترتيب ليزر به صورت گنجينه گمشده تمدن يونان-روم درآمد.
از زمان ابداع نخستین لیزر توسط maiman در ۱۹۶۰ ، کاربرد های متنوع لیزر در شاخه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. جراحی لیزری قطعا ار مهمترین این کارها و یکی از برجسته ترین تحولات در پزشکی قرن حاضر به شمار می آید. در واقع می توان گفت که انواع گوناگون لیزر ها به عنوان ابزار بی رقیبی در پزشکی نوین مطرح گردیده اند . دو دهه پیش کاربرد های بالینی لیزر فقط به شاخه چشم پزشکی محمدود می شد و از جمله جالب ترین جراحی های لیزری که امروزه نیز به طور گسترده ای متداول است به کار گیری لیزر یونی ارگون در درمان جدا شدگی شبکیه چشم می باشد. اما در حال حاضر به جرت می توان گفت که لیزر به تمامی شاخه های پزشکی رسوخ کرده و گسترش چشم گیری داشته است. این امر به دلیل گوناگونی سیستم های لیزری موجود ، تنوع پارامتر های فیزیکی و نیز اشتیاق شدید برخی گروه ها پژوهشی بوده است که بدین ترتیب تقریبا تمامی شاخه های جراحی در به کار گیری لیزر ها حمت گمارده اند . البته در برخی موارد به ویژه در شاخه ی موسوم بر انگیزش بیولوژیک ، پژوهشگران سمت گیری مناسبی را اتخاذ نکرده بودند و با سعی فراوان به چاپ مقالات بیشتر اهتمام می ورزیدند و تولید کنندگان برخی از سیستم های لیزری نیز به منظور سود بیشتر به تبلیغ محصولات خود می پرداختند اما سر انجام در یافتند که برخی از این سیستم ها دارای کارایی مناسب نیستند اما از سوی دیگر بسیاری از روش های لیزری که با یاری دانشمندان توسعه یافته است در عمل نیز ثمر بخش بوده اند . در حال باید همواره توجه داشت که این روش های درمانی به وسیله ی دیگر محققان نیز تایید شد و نتایج تحقیقات با ارئه مدارک مستدل در ژورنالهای معتبر علمی انتشار یابد . علاوه بر روش ها ی متداول معالجه لیزری ، امروزه برخی تکنیک های تشخیصی جالب نیز به مجموعه کاربرد ها افزوده شده است. در اواخر دهه ۶۰ میلادی لیزر ها در شاخه های دیگر پزشکی نیز وارد شدند و امروزه مجموعه ای بزرگ از روش های لیزری در سرتاسر جهان به کار گرفته می شود اغلب آن ها به خانواده موسوم به « جراحی با حداقل اثر تهاجمی » تعلق دارند که به معنای جراحی بدون تماس و با کمترین میزان خون ریزی است . دو ویژگی فوق ، باعث شده تا لیزر به عنوان یک تیغ جراحی منحصر به فرد و وسیله کمک در مانی ارزشمندی مطرح شود . بسیاری از بیماران و همچنین جراحان ، لیزر را به مثابه ابزاری شگفت انگیز باور داشته اند که البته این ممکن است تا حدی گمراه کننده باشد و همواره لیزر نتواند خواسته های غیر عهادی یا بلند پروازانه ما را بر آورده سازد. باید توجه داشت که همیشه به داوری دقیقی در مورد پیشرفت های نوین لیزری نیازمندیم و به صرف گزارش هایی که در مورد معالجه با لیزر منتشر می شود نمی توادن ارزش درمانی آن را تضمین کرد، مگر آن که مطالعات مستقل نیز به ارزیابی و تایید مجدد آن بپردازد. یک نوع بر همکنش لیزری ممکن است

در درمان نوعی بیماری به کار آید. اما همان اثر در معالجه بیماری دیگر فاجعه آمیز باشد . به عنوان مثال گرم کردن بافت سرطانی توسط پرتو دهی لیزر می تواند به مرگ نسوج ( نگروزه شدن ) ت

ومور سرطانی منجر گردد که مورد نظر ماست. اما به کار گیری همین پارامتر های لیزری به منظور انعقاد شبکیه ای به ایجاد سوختگی در شبکیه و نا بینایی بازگشت ناپذیر منجر می گردد . آثار حرارتی در دمای بیش از c60 درجه منجر به ایجاد صدمات بازگشت ناپذیر می گردند. سیستم های لیزری به ۲ دسته لیزر های موج پیوسته و لیزر های پالسی تقسیم بندی شده اند اغلب لیزر های گازی و برخی لیزر های حالت جامد به گروه اول تعلق دارند ، حال آن که خانواده لیزر ها پالسی عمدتا ً شامل لیزر های دیگر حالت جامد، اگزایمر و لیزر های رنگینه ای است.
در جدول فهرستی از انواع لیزر های پزشکی به هموراه دو پارامتر مشخصه آن ها یعنی طول موج و عرض پالس ( یا زمان پرتو دهی در لیزر های موج پیوسته ) داده شده اند. این فهرست بر حسب عرض پالس مرتب شده است زیرا مدت پرتو دهی یک پرامتر مهم در تعیین نوع برهمکنش لیزر با بافت طول موج ، دومین پارامتر مهم لیزر است که تعیین کننده عمق نفوذ تابش لیزر درون بافت می باشد و بیانگر آن است که پارامتر های جذب و پراکندگی تا چه میزان موثر می باشند . پارامتر موسم یعنی چگالی انرژی لیزر نیز حائض اهمیت است و اندازه آن یک شرط لازم برای تعیین نوع اثر بر همکنش لیزر با بافت ومحدوده آن به شمار می آید با کاربرد های پزشگی در چگالی های انرژی بین j/cm 1 تا j/cm 1000 به و قوع می پیوندند و این گستره نسبتا باریک در مقایسه با بازه عرض پالس می باشد که در مطالعه آثار برهمکنشی لیزر با فت تا ۱۵ مرتبه بزرگی قابل تغییر است. پارامتر چهارم یعنی شدت پرتودهی ( چگالی توان سطحی باریک لیزر ) که بنا به تعریف نسبت چگالی انرژی به عرض پالس می باشد نیز قابل توجه است.
اخیراً دو پیشرفت مهم در فناوری لیزر سهم به سزایی در متحول ساختن تحقیقات پزشکی داشته است. این دو عبارتند از لیزر های دیودی و لیزر الکترون آزاد. لیزر های دیودی می توانند به صورت موج پیوسته یا پالسی گسیل نمایند و به طور خارق العاده ای کوچک می باشند اما در عوض لیزر های الکترون آزاد که با استفاده از باریکه ها چند مگاالکترون ولتی ( mev ) شتاب دهنده های الکترونی کار می کنند قادر به تولید پالس های لیزری بسیار کوتاه می باشند ولی چون ماشین های قول

پیکر و عظیمی هستند ، فقط در مکان خاصی می توانند نسب و مورد استفاده قرار گیرند .
پیشرفت کنونی در جراحی لیزری به توسعه سریع سیستم های لیزری پالسی وابسته است.
در حال حاضر بسیاری از لیزر های پزشکی یا تابش موج پوسته دارند و یا پالس های با عرض بیش یک میکرو ثانیه گسیل می کنند بنابراین آشکارا می تواند گفت که در ارتباط با این لیزر ها تحقیقات در آثار گرمایی محدود شده است. اما هنگلمی که پالس های لیزری کو تاه تری تولید شوند آنگاه

امکان وقوع انواع دیگر بر همکنش های لیزر با بافت وجود خواهد داشت. این آار عمدتا از انواع غیر حرارتی بوده و بر اساس سازو کار های کندگی مانند نور کندگی ، کندگی القایی پلاسمایی و با فر آیند گسیختگی نوری می با شد که در مقیاس های نانو ثانیه و پیکو ثانیه روی می دهند .
به طور کلی می تواند چنین خلاصه نمود که توسعه و تکامل سیستم های لیزری که قادر به تولید غالب های کوتاه تری می باشند همواره کاربد های نوین و جالبی را با خود به همراه آورد.

بازه عرض پالس طول موج (nm) نوع لیزر
( موج پیوسته) cw
Cw
Cw
پالسی یا cw
پالسی یا cw
پالسی یا cw
Us250-1
Us250- ns100
Us250- ns100
Us250- ns100
Us250- ns100
Us250- ns100
Us100- ns50
Ns300-20
Ns20-10
Ns20-10
Ns20-10

Ps100-30
Ps100-30
Ps10-2
Ps100- fs10 514-488
647-568-531
Um6/10
900-450
900-670
694
1053
1064

۲۱۲۰
۲۷۸۰
۲۹۴۰
۸۰۰-۷۲۰
۳۰۸
۳۵۱
۲۴۸
۱۹۳
۱۰۵۳
۱۰۶۴
۶۰۰۰-۸۰۰
۱۰۰۰-۷۰۰ یونی آرگونی argonion
یونی کریپتونkrypton ion
هلیون- نئونhe-ne
گاز کربنیک co
لیزر رنگینه ای dye laser
لیزر دیوگی diode laser
یاقوت ruby

نئود یمیوم وای ال افnd:ylf
نئودیمیوم یاگnd:yag
هولمیوم یاگ er:yag
Er:ysgg
اربیوم یاگer:yag
الکساندر ایتalexandrite
زنون- کلرایدxecl

زنون – فلوراید xef
کریپتون – فلورایدkrf
آرگون –فلوراید arf
( به روش قفل شدگی مد)nd:ylf
(به روش قفل شدگی مد )nd:yag

لیزرئ الکترون آزادfel
(free electron laser )
تیتانیوم – سفایرti:sapphire

نخستین لیزر یک لیزر یاقوت با دمش لامپ درخش زنون بود . خروجی این لیزر به صورت پالس بسیار تیز مشخص می شد. معمولاً مدت زمان گسیل لیزری توسط لامپ درخش تعیین می گردد که به طول عمر تراز بالایی لیزر مطابقت دارد و در مورد یاقوت حدود ms 1 است. با ابداع سوئیچ Q ، پالسهایی تا حدود ns 50 بهدست آمد . ابزار مکانیکی مانند آینه های چرخان یا دریچه های دوار و ابزار نوری همچون کریستالهای پاکلز آکوستواپتیکی یا الکتروپتیکی می توانند بعنوان ابزار سوئیچ Q به خدمت گمارده شوند. در هر دو حالت تلفات درون تشدید گر ( کاواک ) به طور مصنوعی به میزان بالایی نگهداشته شده تا آن که وارونی بسیار بزرگی در ترازهای انرژی گذار لیزری حاصل شود. آن گاه به هنگام برداشت تلفات ، تمامی انرژی انباشته شده در محیط فعال لیزر به ناگهان توسط فرآیند گسیل القایی در تشدیدگر به بارکه لیزر تبدیل می شود. تولید پالسهای زمانی کوتاه تر نیز با بکارگیری قفل شدگی مد درون کاواک لیزر قابل دستیابی است. در حین عمل قفل شدگی مد ، مدولاسیون میدان الکترومغناطیسی با بکارگیری کریستالهای مدوله ساز سریع ( قفل شدگی مد فعال ) یا با کمک جاذب های اشباع پذیر ( قفل شدگی مد غیر فعال ) انجام می پذیرد . بدینوسیله فاز های کلیه مد های طولی نوسان کننده لیزر اجباراً همپوشانیده می شوند که در نتیجه آن پالسهای پیکوثانیه ای بدست خواهند آمد. یک نمونه از چنین لیزر هایی ، لیزر nd:yag با پهنای باند اپتیکی در مرتبه nm 1 می باشد. این پهنای باند ، کوچکترین عرض پالس قابل حصول را فقط به چند پیکو ثانیه محدود خواهد ساخت .از این

رو به منظور ساخت لیزر های فمتو ثانیه ای اساساً می بایست در ساخت محیطهای فعال لیزر با پهنای باند اپتیکی وسیع تر تحولی حاصل می شد که امروزه این امر با تولید کریستال هایی نظیر ti:sapphire یا cr:lisaf میسر شده که پالسهای لیزری به کوتاهی fs 5/8 تولید می کنند . این امر در مقاله zhou (1994 ) نیز بیان گردیده است. این بازه زمانی از نظر گستره مکانی ، معادل با چند طول موج است. مهمترین روشهای تولید پالس در کتاب ارزشمند siegman (1986) به نگارش در آمده است.

۱ـ ۱ گسيل خودبخود، گسيل القايي و جذب
الكترونيك كوانتومي رشته‌اي از الكترونيك است كه پديده‌هاي با طبيعت كوانتومي را بررسي مي‌كند. در اين جا نمونه خاصي از الكترونيك كوانتومي، يعني اصول فيزيكي ليزر و رفتار آن را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. پيش از بحث در جزييات؛ كمي درباره‌ي مباني نظري ليزر به زبان ساده صحبت كنيم.
در ليزر از سه پديده‌ي اساسي كه نتيجه‌ي برهم كنش موج الكترومغناطيس با ماده‌اند، استفاده مي‌شود. براي اينكه بتوانيم از ماهيت پرتوي ليزري آگاه شويم، به تشريح اين پديده‌ها يعني فرايندهاي گسيل خودبخود، گسيل القايي و خذب مي‌پردازيم.
اگر جه ادعاي پيشگويي اصول ليزر توسط اينشتين ممكن است بحث برانگيز باشد، اما او با تشريح فرايندهاي جذب اتمي، گسيل خودبخودي و گسيل برانگيخته در سال ۱۹۱۷ اصول ليزر را بيان كرد. تقريباً ۴۰ سال بعد چارلز تاونز، تئودور ماين تخستين ليزري را كه با ياقوت مصنوعي كار مي‌كرد را ساخت و اين نخستين ليزري است كه به جامعه علمي عرضه گرديد. در سال ۱۹۱۶ علي جوان دانشمند ايراني نخستين ليزر گازي را كه مخلوطي از گاز هليم و نئون كار مي‌كرد را بوجود آورد. امروزه صدها نوع ماده ليزري و هزاران خط ليزري شناخته شده است كه علاوه بر مسائل پژوهشي كاربردهاي متنوعي دارند.
۱ـ ۱ـ ۱ گسيل خودبخود
در نوع نخست برهم‌كنش اتم در يك حالت برانگيخته با گسيل يك فوتون به حالت پايين‌تر مي‌رود.
در يك اتم مفروض، دو تراز ۱ و ۲ با انرژي را در نظر مي‌گيريم ( ).

اين دو تراز ممكن است دو تراز منتخب از بينهايت تراز آن اتم باشند. اما براي آساني فرض مي‌كنيم تراز ۱ را تراز پايه درنظر مي‌گيريم. اكنون فرض مي‌كنيم كه اتمي يا مولكولي از ماده ابتدا در تراز ۲ باشد، از آنجا كه است، اتم به فروافتادن به تراز ۱ گرايش پيدا مي‌كند. بنابراين اختلاف انرژي بايد آزاد شود. هنگامي اين اختلاف انرژي به صورت موج الكترومغناطيسي گسيل مي‌شود، به آن گسيل خودبخود يا تابشي مي‌گويند. بسامد موج تابش شده از رابطه زير بدست مي‌آيد:
(۱ـ ۱ـ ۱)

فوتون + اتم اتم

شكل۱ـ ۱برهم كنش هاي تابش با ترازهاي انرژي اتمي
كه در آن h ثابت پلانك است و علامت ستاره حاكي از حالت برانگيخته است. بنابراين گسيل خودبخودي با گسيل فوتوني به انرژي ، وقتي كه اتم از تراز ۲ به تراز ۱ فرو مي‌افتد، مشخص مي‌شود (شكل ۱ـ ۱). گسيل تابشي يكي از دو طريق ممكن در فرو افت اتم است. فروافت اتم از تراز ۲ به تراز ۱ بدون تابش نيز مي‌تواند صورت بگيرد. در اين فرايند اختلاف انرژي به صورت ديگري غير از تابش موج الكترومغناطيسي به محيط منتقل مي‌شود (مثلاً ممكن است به صورت انرژي جنبشي به مولكولهاي محيط منتقل شود).
احتمال گسيل خوبخود را به طريق زير مي‌توان مشخص شود:
فرض كنيم در لحظه‌ي t تعداد اتم (در واحد حجم) در تراز ۲ وجود داشته باشد. واضح است كه آهنگ فروافت اين اتم‌ها در اثر گسيل خودبخود يعني ، متناسب است با . بنابراين مي‌توانيم بنويسيم:
(۱ـ ۱ـ ۲)
ضريب A را احتمال گسيل خودبخود و يا ضريب A اينشتين مي‌نامند. نخستين رابطه را براي A اينشتين با قوانين ترموديناميك به دست آورد. كميت را طول عمر گسيل خودبخود مي‌نامند. مقادير عددي A (يا ) به نوع گذار بستگي دارد.
۱ـ ۱ـ ۲ گسيل القايي
برهم‌كنش دوم كه مسئول عملكرد ليزر به شمار مي‌آيد، گسيل القايي (يا تحريك شده) است. اكنون دوباره فرض مي‌كنيم كه اتم در ابتدا در تراز ۲ (حالت برانگيخته) قرار گرفته است و موجي الكترومغناطيسي با بسامد كه از رابطه‌ي (۱ـ ۱ـ ۱) به دست مي‌آيد (يعني بسامد موج فرودي با بسامد گسيل خودبخود برابر است) نيز بر اتم فرود آيد. نظر به اينكه اين موج داراي همان فركانس اتمي است احتمال معيني وجود دارد كه اين موج، اتم را به گذار ۱ ۲ و

ادارد. در اين مورد اختلاف انرژي آزاد شده به صورت موج الكترومغناطيسي به موج فرودي افزوده مي‌شود. اين پديده گسيل القايي است. ولي بايد تفاوت اساسي ميان گسيل القايي و گسيل خودبخودي را در نظر داشت: درباره‌ي گسيل القايي چون اين فرايند با اعمال موج الكترومغناطيسي فرودي صورت مي‌گيرد، گسيل هر اتم به صورت همفاز به موج فرودي افزوده مي‌شود. علاوه بر اين، موج فرودي جهت گسيل شده را تعيين مي‌كند. يعني دو فوتون خروجي

درست در يك جهت با انرژي دقيقاً يكسان حركت مي‌كنند و امواج الكترومغناطيسي مربوطه كاملاً همفاز (همدوس) هستند. به زبان نمادين : ۲ فوتون + اتم فوتون + اتم
در اين مورد نيز مي‌ـوانيم فرايند را با معادلة:
(۱ـ ۱ـ ۳)
مشخص كنيم كه آهنگ گذارهاي در نتيجه گسيل القايي است و احتمال گذار القايي ناميده مي‌شود. نيز مانند ضريب A كه با رابطه تعريف شد داراي بعد عكس زمان است. ولي ضريب بر خلاف ضريب A نه تنها به گذار بخصوصي بستگي دارد، بلكه بطور دقيقتر، براي موج تخت الكترومغناطيسي مي‌توانيم بنويسيم:
(۱ـ ۱ـ ۴)
كه در آن F شار فوتون موج فرودي است و كميتي است كه داراي ابعاد سطح است و سطح مقطع گسيل القايي ناميده مي‌شود و تنها به گذار بستگي دارد.
۱ـ ۱ـ ۳ جذب
اين برهم‌كنش مسئول طيف‌هاي جذبي و جذب تشديدي است، فرض كنيم كه اتم درابتدا در تراز ۱ قرار گرفته باشد، اگر اين تراز، تراز پايه باشد، اتم در اين تراز باقي خواهد ماند مگر آنكه نيرويي خارجي به آن اعمال شود. اكنون فرض مي‌كنيم كه موجي الكترومغناطيسي با فركانس ، كه باز هم از رابطه‌ي (۱ـ ۱ـ ۱) به دست مي‌آيد، به ماده برخود كند. در اين صورت احتمال معيني وجود دارد كه اتم به تراز ۲ (حالت برانگيخته) برود. اختلاف انرژي مورد نياز اتم براي اين گذار از انرژي موج الكترومغناطيسي فرودي تأمين مي‌شود. اين فرايند جذب است. و بصورت نمادين: اتم فوتون + اتم
مشابه رابطه‌ي ۱ـ ۳، آهنگ جذب را مي‌توانيم با معادله‌ي
(۱ـ ۱ـ ۵)
تعريف كنيم كه درآن تعداد اتم‌هايي در واحد حجم است كه در هر لحظه در تراز ۱ قرار دارند. بعلاوه، مانند رابطه‌ي ۱ـ ۴، مي‌توان نوشت:
(۱ـ ۱ـ ۶)
سطح مشخصه ‌است (سطح مقطع جذب) كه فقط به نوع بخصوص گذار بستگي دارد.
تا اينجا اصول اساسي فرايندهاي گسيل خودبخود، القايي و همچنين جذب گفته شد. اين فرايند‌ها را بر حسب فوتون به قرار زير مي‌توان بيان كرد:

(الف) در گسيل خودبخود، اتم از تراز ۲ به تراز ۱ فرو مي‌افتد و يك فوتون گسيل مي‌كند. (ب) در فرايند القايي، فوتون فرودي گذار ۱ ۲ را القا مي‌كند و دو فوتون خواهيم داشت (فوتون القا كننده و فوتون القا شونده). (ج) در فرايند جذب، فوتون فرودي براي ايجاد گذار ۲ ۱ جذب اتم مي‌شود. بالاخره، بايد خاطرنشان كرد كه احتمال گسيل القايي و جذب برابر است. بنابراين پس از اين خواهيم داشت و از به عنوان سطح مقطع گذار ياد مي‌شودتعداد اتم‌ها د

ر واحد حجم در يك تراز بخصوص، انبوهي (و يا جمعيت) آن تراز ناميده مي‌شود
شكل۲-۱
فرض كنيم مجموعه‌اي از اتم‌ها را كه همگي در يك حالت برانگيخته هس

تند، در اختيار داريم. (شكل ۱ـ ۲) فوتوني از اتم اول مي‌گذرد و سبب گسيل القايي و در نتيجه بوجود آمدن در فوتون مي‌شود. هر يك از اين دو فوتون باعث يك فرايند گسيل القايي مي‌شوند و چهار فوتون توليد مي‌كنند. اين فرايند يعني دو برابر شدن تعداد فوتون‌ها در هر مرحله، ادامه مي‌يابد تا باريكه شديدي از فوتون‌ها كه همگي همدوس و هم جهت هستند تشكيل شود. اين فرايند كه به ساده‌ترين شكل بيان شد، اساس كار ليزر است. اين مدل ساده ليزر به چند دليل كارساز نخواهد بود اولاً، نگهداري مجوعه‌اي از اتم‌ها در حالت برانگيخته در انتظار تحريك براي گسيل فوتون دشوار است. (ما هيچ گونه گسيل خودبخود نمي‌خواهيم.) ثانياً، اتم‌هايي كه در حالت پايه هستند فوتون‌ها را جذب و در نتيجه آنها را از باريكه‌ در حال تشكيل خارج مي‌كنند.
براي حل اين مشكلات بايد به يك واروني جمعيت دست يابيم. اين وضعيت را “واروني” گويند، زيرا در شرايط عادي در حالت تعادل گرمايي، حالت پايين‌تر همواره جمعيت بيشتري دارد. پس “واروني” وضعيتي غير طبيعي است كه بايد با وسايل مصنوعي به آن دست يافت، زيرا در عملكرد ليزر نقش اساسي دارد. بر اين اساس، مباني نظري ليزر و طرح‌هاي دمش بصورت ساده بصورت زير بيان مي‌شود:
۱ـ ۲ مباني نظري ليزر
دو تراز انرژي دلخواه ۱ و ۲ از ماده‌اي را در نظر مي‌گيريم و فرض مي‌كنيم كه انبوهي يا جمعيت اين دو تراز به ترتيب باشد. اگر موجي تخت با شدتي متناظر با شار فوتون F در امتداد محور Z از ماده عبور كند، تغيير جزيي اين شار ناشي از هر دو فرايند گسيل القايي و جذب در ناحيه‌ي هاشود خورده شكل ۱ـ ۳ طبق معادلات (۱ـ ۱ـ ۳) تا (۱ـ ۱ـ ۶) از رابطه‌ي

شكل ۱-۳ تغييرات جزئي dF در شار فوتون F براي موج تخت الكترومغناطيسي
(۱ـ ۲ـ ۱)
به دست مي‌آيد. رابطه‌ي (۱-۲-۱) نشان مي‌دهد كه اگر باشد، ماده مانند يك تقويت كننده رفتار مي‌كند (يعني )، در حاليكه اگر باشد، رفتار ماده به صورت يك جذب كننده خواهد بود. مي‌دا

نيم كه در حالت ترازمندي گرمايي، جمعيت ترازهاي انرژي با آمار بولتزمن داده مي‌شود. بنابراين اگر جمعيت دو تراز در ترازمندي گرمايي باشند، داريم:
(۱ـ ۲ـ ۲)
كه در آن T دماي مطلق ماده و k ثابت بولتزمن مي‌باشد. به طوري كه مشاهده مي‌شود در حالت ترازمندي داريم بنابراين طبق رابطه‌ي (۱ـ ۲ـ ۱)، ماده بعنوان يك ماده‌ي جذب كننده در فركانس عمل مي‌كند و اين وضعي است كه در شرايط معمول داريم. ولي اگر وضع ناترازمندي بوجود بيايد به نحوي كه شود، ماده، كار يك تقويت كننده را خواهد كرد. در اين صورت مي‌گوييم كه در ماده واروني جمعيت روي داده است. به اين مفهوم كه تفاوت جمعيت ( ) از نظر علامت مخالف وضعيت معمول خواهد بود: . ماده‌اي كه در آن واروني جمعيت روي دهد ماده‌ي فعال نام دارد.
چنانچه فركانس گذار در ناحيه‌ي ميكروموج قرار بگيرد اين تقويت كننده، تقويت كننده‌ي ميزر نام دارد. واژه‌ي ميزر از حروف ابتدايي عبارتي به معني تقويت ميكروموج بوسيله‌ي گسيل القايي تابش انتخاب شده است.
چنانچه فركانس در ناحيه‌ي اپتيكي قرار بگيرد به آن تقويت كننده، تقويت كننده‌ي ليزر مي‌گويند. كلمه ليزر از حروف نخست واژه‌هاي عبارتي به معناي تقويت نور بوسيله گسيل القايي تابش است. اين واژه نه تنها براي نور مرئي كه براي هر فركانس ديگري كه در ناحيه‌ي فروسرخ دور يا نزديك، فرابنفش و حتي در ناحيه‌ي پرتو ايكس قرار بگيرد بكار برده مي‌شود.
براي آنكه از يك از تقويت كننده بتوانيم نوسانگر بسازيم، بايد از فيدك مثبت مناسبي استفاد

ه كنيم. در محدوده ميكروموج اين كار با قرار دادن ماده فعال در «كاواك تشديدي» كه فركانس را تشديد كند، انجام مي‌گيرد. در مورد ليزر، فيديك غالباً با قرار دادن ماده فعال بين دو آينه كاملاً بازتابنده (مثلاً، آينه‌هاي «صفحه ـ موازي» شكل ۱ـ ۴) تأمين مي‌شود. در اين مورد، موج تخت الكترومغناطيسي در امتداد عمود بر سطح دو آينه رفت و آمد خواهد كرد و ضمن هر بار عبو

د از ماده فعال تقويت مي‌شود. چنانچه يكي از دو آينه نيمه شفاف انتخاب شود، باريكه مفيد ليزر از آن آينه خارج خواهد شد.

شكل ۱ـ ۴ طرح كلي ليزر.
بايد در نظر داشت كه در هر دو مورد ليزر يا ميزر شرط آستانه بخصوصي لازم است. مثلاً در مورد ليزر، نوسان وقتي شروع مي‌شود كه بهره ماده فعال برتلفات در ليزر (مثلاً، به علت خروج پرتو از آينه) غلبه كند. طبق رابطه (۱ـ ۲ـ ۱)، بهره در هر بار عبور از ماده فعال (يعني نسبت شار فوتون خروجي به شار فوتون وردي) برابر است با ، كه l طول ماده فعال است. چنانچه تلفات موجود در كاواك تنها به علت تلفات تراگسيل باشد، آستانه وقتي حاصل خواهد شد كه شود، كه در آن توان بازتابندگي دو آينه‌اند. اين معادله نشان مي‌دهد كه وقتي واروني انبوهي به مقدار ، كه آن را واروني بحراني مي‌نامند، برسد آستانه حاصل مي‌شود. اين مقدار بحراني از رابطه
(۱ـ ۲ـ ۳)
به دست مي‌آيد. هنگامي كه واروني بحراني حاصل شود، از گسيل خودبه‌خود نوسان به وجود خواهد آمد: فوتون‌هايي كه به صورت خودبه‌خود در امتداد محور كاواك گسيل مي‌شوند در واقع فرايند تقويت را آغاز مي‌كنند. اين اساس نوسانگر ليزري و يا به بيان ساده‌تر ليزر است.
۱ـ ۳ طرحهاي دمش (پمپ كردن)
اكنون به مسئله چگونگي ايجاد واروني انبوهي در ماده خواهيم پرداخت. در نگاه نخست، به نظر مي‌آيد كه ايجاد واروني انبوهي از طريق برهم‌كنش ماده و ميدان شديد الكترومغناطيسي در

فركانس كه از رابطه (۱ـ ۱ـ ۱) به دست مي‌آيد ممكن است. نظر به اينكه درحالت ترازمندي گرمايي، انبوهي تراز ۱ بيشتر از تراز ۲ است، در واقع جذب بر گسيل القايي غلبه خواهد كرد. موج فرودي، گذار ۲ ۱ را بيشتر از گذار ۱ ۲ ايجاد مي‌كند، و انتظار داريم كه اين راه به واروني انبوه

ي ختم شود. ليكن، مي‌بينيم كه چنين سيستمي (حداقل در حالت پايا) كار نخواهد كرد. در واقع، وقتي وضعيتي ايجاد شود كه انبوهي دو تراز مساوي شوند ( )، فرايندهاي جذب و گسيل القايي يكديگر را خنثي مي‌كنند، و طبق رابطه‌ (۱ـ ۲ـ ۱)، ماده شفاف مي‌شود. اين وضعيت معمولاً اشباع دو ترازي ناميده مي‌شود.
بدين ترتيب ايجاد واروني انبوهي تنها با استفاده از دو تراز ۱ و ۲، غير ممكن است. بنابراين طبيبعي است كه سؤال شود آيا با استفاده مناسب از بيش از دو تراز از مجموعه‌ بينهايت ترازهاي اتم مورد نظر، ايجاد واروني انبوهي ممكن مي‌شود؟ خواهيم ديد كه جواب مثبت است، و بسته به تعداد ترازهاي مورد استفاده درباره ليزرهاي سه و يا چهار ترازي گفتگو خواهيم كرد (شكل ۱ـ ۵). در ليزر سه ترازي (شكل ۱ـ ۵ الف)، اتم به طريقي از حالت پايه ۱ به تراز ۳ ارتقا مي‌يابد. اگر ماده چنان باشد كه پس از آنكه اتم به تراز ۳ ارتقا داده شد به سرعت به تراز ۲ فروافتد، در اين صورت واروني انبوهي مي‌تواند بين تراز ۱ و ۲ حاصل شود. در ليزر‌ چهار ترازي (شكل ۱ـ ۵ ب) نيز اتم به طريقي از تراز پايه (براي سهولت اين تراز را مي‌ناميم) به تراز ۳ ارتقا مي‌يابد. چنانچه اتم به سرعت به تراز ۲ فروافتد، باز هم بين تراز ۲ و ۱ واروني انبوهي حاصل مي‌شود. ولي، در يك ليزر چهار ترازي وق

تي نوسان آغاز مي‌شود، اتم به تراز ۱ منتقل مي‌شود (به علت گسيل القايي). بنابراين، براي عمل موج پيوسته (cw) در ليزرهاي چهر ترازي بايد گذار ۱ خيلي سريع اجرا شود.
اينكه سيستمي در طرح سه و يا چهار ترازي كار كند (و يا اصلاً بتواند كار كند!) بستگي به اجراي شرايط مختلفي كه در بالا ارائه شد، دارد. عموماً ايجاد واروني انبوهي در ليزر چهار ترازي بس

يار ساده‌تر از ليزر سه ترازي است. زيرا اختلاف‌ها ي بين ترازهاي مختلف شكل (۱ـ ۴) معمولاً خيلي بزرگتر از kT است. طبق آمار بولتزمن مي‌توان گفت همه اتمها ابتدا (يعني در حالت ترازمند) در تراز پايه‌اند. اكنون فرض كنيم كه تعداد كل اتمها در واحد حجم ماده باشد، در سيستم سه ترازي

كليه اين اتمها ابتدا در تراز ۱ هستند. اكنون فرض كنيم ارتقاي اتمها از تراز ۱ به تراز ۳ آغاز ش

ود، پس از اين ارتقا، اتمها به تراز ۲ فرو مي‌افتند، و اگر اين فروافت به اندازة كافي سريع باشد، تراز ۳ كم و بيش خالي باقي خواهد ماند. در اين مورد، ابتدا بايد نيمي از كل انبوهي، N را براي

ترازمندي انبوهي ترازهاي ۱ و ۲، به تراز ۲ ارتقا داد. از اين به بعد، هر اتمي كه ارتقا يابد در واروني انبوهي شركت خواهد داشت. ولي، در ليزر چهار ترازي، چون تراز ۱ نيز در ابتدا خالي است،

هر اتمي كه ارتقا مي‌يابد فوراً براي واروني انبوهي قابل استفاده مي‌شود. بحث بالا نشان مي‌دهد كه حتي‌الامكان، بايد در جستجوي ماده‌اي باشيم كه بتواند به صورت سيستم چهار ترازي عمل كند تا سيستم سه‌ترازي البته، استفاده از سيستم بيشتر از چهارترازي نيز ممكن است.

شكل ۱ـ ۵ (الف) طرح ليزر سه ترازي و (ب) ليزر چهار ترازي.
فرايندي كه اتمها را از تراز ۱ به تراز ۳ (در طرح سه‌ترازي) و يا از تراز ۵ به تراز ۳ (در طرح چهار ترازي) ارتقا مي‌دهد دمش ناميده مي‌شود؛ روشهاي متعددي براي دمش وجود دارد، از جمله، استفاده از نوعي لامپ به اندازة كافي قوي، و يا تخلية الكتريكي در محيط فعال. اگر تراز بالايي دمش

خالي باشد، آهنگي كه تراز بالايي ۲ ليزر به وسيلة دمش انبوه مي‌شود، ، در حالت كلي مي‌تواند به صورت :
(۱ـ۳ـ۱)
نوشته شود. در اينجا انبوهي تراز پايه [(يعني، تراز ۱ يا به ترتيب در شكل ۱ـ۵ (الف و ب)] و ضريبي است كه آهنگ دمش ناميده مي‌شود. براي حصول شرط آستانه، آهنگ دمش بايد به ي

ك مقدار آستانه يا بحراني برسد

آناتومی پوست:
پوست هر جانوری بزرگترین ارگان او است و جدارهای بین بدن و اجزائ آن محیط بیرون به حساب می آید. پوست بدن انسان را در این مورد مطالعه قرار می دهیم. برخی از وظیفه ها و فعالیتهایی که پوست بدن برای ما انجام می دهد مانند تنظیم دما ، محافظت ، فعالیتهای متابولیکی ، برقراری احساس لامسه می باشند. در مورد ساختار پوست پیچدگی های فراوانی وجود دارد. بافت پوست در مناق مختلف بدن دارای ضخامتهای متفاوتی و ناموزونی است. در واقع کل پوست بدن یک انسان بالغ در حدود ۱۲ تا ۱۶% از کل جرم بدن او را به خود اختصاص داده و سطحی به اندازه ۱/۲ تا ۲/۰ متر مربع را بوجود می آورد. همچنین بافت بدن در انسان هخا در مورد مرد و زن تفاوتهای زادی دارد.
اگر بخواهیم پوست را به عنوان موردی برای تحقیق و بررسی در نظر بگیریم خواهیم یافت که با محیطی پیچیده و نامتقارن سروکار داریم. محیطی که پراکندگی فضایی گلوبولهای خون و رنگدانه ها با تغییرات عمق تغییر می کنند . ما بافت پوست انسان را می توان از لحاظ کالبد شناسی به مناطقی تقسیم کدکه به لحاظ ساختمان سلولی ، میزان رنگدانه ها و مقدار تمرکز خون به طور متوسط در آن منطقه یکسان باشد. این امر با ما این امکان را می دهد که بافت پوست را به عنوان بافتی چند لایه که هر کدام از آن لایه ها خواص ثابتی د سرتاسر خود دارند، به حساب آورد. اما به لحا ضخامت در مین تمامی لایه هیا بافت پوست – که گاهی به هفت یا نه لایه هم می

رسند – لایه ای وجود دارد به نام استرتوم کرنوم ( Stratum conium ) که بیشترین تغییرات را در ضخامت را از خود نشان داده است. در پوستهای نازک ضخامت این لایه به کمتر از ۱۰ لایه سلولی می رسد در حالی که برای پوستهای ضخیم این مقدار به بیش از ۱۰۰ لایه سلولی افزایش می یابد. به طور کلی ساختار اصلی پوست انسان از سه لایه اصلی تشکیل شده است که

به قرار زیر اند : اپسدرمیس ( Epidermis ) ، درمیس ( Dermis ) و هیپودرمیس ( Hypodermis ) که در شکل نشان داده شده است:
هر کدام از لایه و ساختار ها نقش مهم و جداگانه ای در خواص و واکنشهای بهایی و کلی پوست دارند.
اما بافت پوست را می توان در تقسیم بندی دیگری به هفت لایه مجزا تقسیم بندی نمود. اولین لایه همان لایه ای است که از سلولهای تخت و پوسته شده و مرده تشکیل شده است. ماده اصلی سلول های این لایه کراتین ( Keratin ) است که بیشتر در سلول های مو و ناخن یافت می شود. ضخامت این لایه درحدود ۲۰ میکرون است و به نام لایه کورنوم ( Stratum conium ) – همانی که چند سطر بالاتر از آن نام برده شد – معروف است. لایه دوم، ما یه آن اپیدرمیس زنده می گوییم ، در حدود ۸۰ میکرون ضخمت دارد و تقریباً اولین نوع از سلول های زنده را اگر از بیرون پوست وارد شویم در خود دارد، قسمتی از سلولهای خشک ، سلولهای سنگین ( Dehydarated ) ، دانه های کرتوهیالین ( Keratohyalin granules ) ( ماه شاخی موجود در برخی بافتها )، سلولهای ستونی ( Columnar cells ) و همچنین ذرات ملانین ( Melanin dust ) ، دانه های ریز ملانین ( Melanin granules ) و ملانوزمها ( ۱۹۹۱ Odland ) ( Melanosoms ) این لایه آنچنان در خود خون ندارد و اکسیژن مورد نیاز برای ادامه زندگی را از انتشار اکسیژن از غشائ میانی پوست تامین می نماید. لایه بعدی، غشائ میانی پوست تا لایه Dermis است. این لایه بر اساس پراکندگی ناه

مگن رگهای خونی و مویرگها می توان به چهار لایه متفاوت از نظر حجم خون ، تقسیم نمود. این لایه ها عبارتند از Papillary Dermis با ضخامت ۱۵۰ میکرون، Upper Blood net Dermis با ضخامت ۸۱ میکرون، Reticular Dermis با ضخامت ۱۵۰۰ میکرون و Deep Blood net Dermis با ضخامت ۱۰۰ میکرون. عمیق ترین لایه در مدل ما لایه چربی زیر پوستی است که ۶۰۰۰ میکرون ضخامت دارد.
مطمئناً در انواع مختلف پوست انحرافات گاهاً متنابهی از مقادیر داده شده به چشم خواهد خورد. از لحاظ بافت شناسی این انحراف را % ۴۰-۳- مقادیر بالا تخمین زده شده است. به هر صورت

مقادیر مورد استفاده در این مطالعه، به صورتی انتخاب شده اند که برای اغلب انسانهای بالغ صحیح باشند.
همانطور که خواهیم دید پوست محیطی بسیار پراکنده کننده است تا آنجایی که در مورد آن، می توان گفت که، پراکندگی مهمتر از جذب پرتو است. البه در بافت پوست پراکندگی با شدت بیشتری به سمت جلو است تا جهات دیگر. مدلهایی که برای بررسی پراکندگی پرتو ها در داخل پوست ارائه شده البته بسیار پیچیده خواهند بود، به خاطر این واقعیت که محیط پوست بسیار نامرتب، نامتقارن، چند لایه، با خواص فیزیکی نا متقارن و دارای فولیکولهای مو و غدد متفاوت است. در ادامه به بررسی آناتومیک، فیزیولوژیک، و نوری لایه های مختلف بافت پوست می پردازیم. بر همکنش نور با بافت از لحاظ واکنشهای متابولیکی هم قابل توجه است به این دلیل که تاثیر نور بر روی یک ترکیب ساختاری در پوست، باعث تولید ویتامین D خواهد شد که خود در روی سوخت و ساز کلسیم و فسفات نقش بسزایی بازی می کند.

۲-۱- لایه اپیدرمیس The Epidermis :
گاهی به نام اپیدیوم خواهند می شود، بیرونی ترین لایه پوست است. قسمتی از این لایه از سلول های مرده هی تشکیل شده است که به آن ها کراتینوسایت گفته می شود. این لایه دارای رنگدانه هایی است که به آن ها ملانین گفته می شود که در رنگی که از پوست به نظر ما می رسد دخالت دارند. این لایه البته مانند سایر نسوج مخاطی، فاقد رگهای خونی است. دارای مقداری اسید نوکلئیک است که بیشینه جذب آن ها در nm 360 قرار دارد به همراه اسید

یوروکانیک که بیشینه جذب برای آن در nm 277 قرار دارد. در بخش مرئی طیف الکترو مغناطیسی، این تنها ملانین است که عبور را در لایه اپیدرمیس تحت تاثیر قرار می هد. البته با کمی تامل به این نتیجه خواهیم رسید که ضخامت لایه اپیدرمیس در سرتاسر بدن انسان ها و در افراد مختلف متفاوت خواهد بود که این امر به نیروهای کششی و اصطکاکی وارد آمده بر مواضع مختلف پوست بر می گردد. ضخامتهای مختلف این لایه برای موضع متفاوت بدن در جدول زیر آمده است:
ضخامت متوسط ( micrometer ) موضع بدن
۴۲۹ کف دست

۳۶۹ سر انگشت
۸۴/۵ پشت دست
۶۰/۹ ساعد
۴۳/۹ بازو
۳۷/۶ بخش قفسه سینه
۴۶/۶ شکم
۴۳/۴ کمر – بالا
۴۳/۲ کمر – پایین

۵۴/۳ ران
۷۴/۹ ساق پا
۵۰/۳ پیشانی
۳۸/۸ گونه

خود لایه اپیدرمیس را از ابتدایی ترین بخش تا آخرین قسمت به پنج زیر لایه

مجزا تقسیم می کنند که این لایه ها عبارتند از:
لایه کرنیوم ( Stratum corneum ) ، لایه لوسیدوم ( Stratum lucidum ) ، لایه دانه ای ( stratum granulosum ) ، لایه اسپینسوم ( Stratum spinosum ) ، لایه رشد ( Stratum germinativum ) . در مورد این لایه ها باید گفت که تمام قسمتهای پوست بدن دارای تمام این لایه ها نمی باشند بلکه تنها قسمتهای ضخیم آن تمام این لایهها را به صورت مجزا و قابل تفکیک دارند مانند پوست کف پا و کف دست. لایه اپیدرمیس در واقع وابستگی شدیدی به لایه رشددارد که سلول ها را تولید می کند. سلولها کراتینوسایت تولید شده در این لایه از لابه لای لایه های دیگر به سمت بالا صعود می کنند تا در سطح پوست کراتینایزه شوند.
۲-۲- لایه کرنیوم ( Stratum Conium ) :
به این لایه ، لایه سخت ( horny layer ) پوست هم گفته می شود. بالاترین و رویی ترین لایه از لایه های اپیدرمیس است. بیشترین بخش از این لایه از سلول های مرده تشکیل شده است که دارای شکلی چند وجهی و تخت هستندکه با کراتین قدیمی و بالغ پر شده اند. سلول های کراتینوسایت به سمت سطوح بالایی لایه اپیدرمیس حل داده می شوند، کم کم می میرند و دچار شکستگی می شوند، به این پروسه ( desquamation ) گفته می شود. تصور می شود که هنگامی که سلول ها دانه های کراتینوهیالین را گرد آوری می کنند، انفجار دیواره لیزوزومی باعث آزاد شدن آنزیمهای لیزوزومی شده که این اتفاق به مرگ سلول ختم می شود. کل پروسه کراتینازیسیون، از شروع آن در لایه رشد تا سطحی ترین لایه اپیدرمیس در حدود ۱۵ تا ۳۰ روز به طول می انجامد.
اما هنگامی که به مورد پراکندگی نور از این لایه می پردازیم باید تا حدودی از ساده سازی استفاده کنیم. بر اساس این تحقیقات و گزارشی که ون گمرت و همکارانش ( Van Gemert ) { 2 } ارائه نموده اند تابع فاز هنیی گرین اشتاین را می توان به عنونا انتخابی خوب برای تعیین رفتار پراکندگی لایه کرنیوم در نظر داشت. در واقع عامل نامتقارنی که در این تابع فاز پیش بینی شده است، در این لایه تقریبا۹، ۰ است که با افزایش طول موج تمایل به افزایش دارد. لایه کرنیوم

با یک لایه از سبوم که ماده ای روغنی است که توسط غده های چرب تولید می شود، پوشیده شده است. اینلایه باعث می شود لایه کرنیوم خاصیت ارتجائی به خود گرفته و بسیار بسیار کم آب را از خود عبور دهد.
۲-۳- لایه لوسیدم ( Stratum Lucidum ) :
لایه لوسیدم یا لایه شفاف معمولاً تنها در مواردی از پوست قابل تشخیص است ک

ه لایه اپیدرمیس آن ضخیم باشد و به عنوان لایه ای میانی بین دو لایه دانه ای ( granulosum ) و لایه کرنیوم شناخته می شود.

۲-۴- لایه دانه ای ( Granulosum Stratum ) :
همان طور که بالاتر اشاره شد پروسه کراتینیزاسیون توسط جمع آوری و دخیره س

ازی کراتین توسط سلول های کراتینو سایت تعریف می شود. سلولهایی در لایه دانه ای قرار دارند، که به این لایه، لایه گرانولار هم گفته می شود، دانه ها و ذرات پکیده و باسوفیلیک کروتوهیالین ( dense basophilic Keratohyalin granules ) را کم کم در سیتوپلاسم خود جمع آوری می کنند که این امر به پوست ظاهر منحصر به فرد آن را می دهد. این دانه ها در خود لیپید هایی دارند که نقش آن ها جلوگیری از دست دادن آب از درون بدن به خارج است. در بیشتر موارد و مواضع پوست، لایه دانه ای از سه تا شش سطر از سلول ها تشکیل شده است که مسطح هستند و دارای شکلی چند وجهی. دانه های کراتوهیالین – که توسط سلول های این لایه جمع آوری می شود – همچنین ماده خام کراتینی را تشکیل می دهخدند که در بالاترین سطوح اپیدرمیبس واقع است.
۲-۵- لایه اسپینوزوم ( Stratum Spinosum ) :
لایه اسپینوسوم که با نام هم شناخته می شود، بر روی لایه رشد قرار دارد و شامل چندین لایه سلول چند وجهی است. همچنین اغلب به این لایه، لایه سلول – نیشی یا لایه مالپیقیان ( Malpighian ) نیز می گویند. این نام گذاری ها به آن دلیل است سلول هیی که در لایه رشد تازه شکل گرفته اند، در سطوح خارجی خود ماده ای به نام دسموسوم ( desmosomes ) جمع می نمایند که این ماده باعث بروز وضعیت خراشناک و تیز برای آن ها می شود.
۲-۶- لایه رشد ( Stratum Germinativum ) :
لایه رشد، که گاهی به آن لایه اساسی ( basale ) نیز می گویند، عمیق ترین زیر لایه از لایه های اپیدرمیس است. این لایه دارای یک لایه سلول های جنینی است که برای باز تولید و ترمیم لایه های بالاتر لازم است. سلول های جنینی توسط یم لایه نازک از پوسته زیرین اپیدرمیس از لایه درمیس جداگانه داشته شده اند. پروسه تقسیم سلولی ( mitotic ) در این لایه، سلول های جنینی جدیدی به وجود می آورد که از بین لایه های مختلف اپیدرمیس به سمت بالا صعود خواهند نمود و در پروسه دیگری به نام کراتینیزاسیون به سلول های بالغ تبدیل خواهند شد. نرخ تکثیر این سلول ها تحت تاثیر کالون اپیدرمیس، هورمونی که توسط دیگر سلول های اپیدرمیس مخفی شده است. تولید هورمونی بالا به هنگامی که سلول های اپیدرمیس خود را از دست بدهیم، تحت تاثیر قرار می گیرد. سلول های موجود در لایه رشد اغلب از نمای روبروی به شکل مکعبی و یا کمی ستونی خواهند بود .

۲-۷- ذرات ملانین ( Melanin Pigments ) :
ملانین یک رنگدانه است که توسط سلول هایی به وجود می آید که به آن ها ملانوسایت می گویند. این سلول ها در لایه رشد از لایه اپیدرمیس قرار دارند. همچنین ملانین در لایه اسپسنی هم پیدا می شود. لایه های بالاتر اپیدرمیس هیچگونه ملانینی در خود ندارند. نقش ملانین این است که ماه هسته مربوط به سلول های میوتیک ( یا مولد و تقسیم شونده ) را از پرتو های ماوراء بنفش محافظت کند به همین دلیل است که به جذب ملانین هنگامی که به سمت طول موج های کوتاه تر برویم هموراه افزایش می یابد. زابو و همکارانش ( Szabo et al ) {3} نشان داده اند که، این که رنگهای پوست انسان های مختلف باهم متفاوت است به اندازه، تعداد و پراکندگی ملانوسومها در درون کراتینوسایتهای نژاد مختلف بشرف مرتبط می شود. پوست تیره به اندازه ۳۴% از پوست سفید نور را بیشتر جذب می کند.

نمايي از اجزاي تشكيل دهنده پوست
۲-۸- چه قسمت هایی می تواند لیزر درمانی شوند؟
هر ناحیه ای از پوست به غیر از مجاور چشم ها
بهترین قسمت های که برای لیزر درمانی توصیه می شود:

صورت، بالای لب، گردن، قفسه سینه، زیر بغل، پشت، شکم، خط سینه، پاها و دست ها.

مبانی فيزيکی:
در اين بخش پديده های اساسی که هنگام برخورد نور به ماده رخ مي دهد، توضيح داده خواهند شد. در واقع برهمکنشهای نور و ماده و مکانيسم اين برهمکنشها بررسی خواهند شد.

برهمكنش نور با بافت:

برهمکنش باريكه الكترومغناطيسي با بافت به سه دسته بازتاب و شكست، جذب و پراكن

دگي تقسيم مي شود.
بازتاب و شكست، توسط قوانين فرنل باهم ارتباط مي يابند. لذا اين دو در يك بخش بيان
مي شوند. البته در كاربردهاي پزشكي، شكست فقط وقتي نقش مهمي ايفا مي كند كه ماده اي شفاف مانند بافت قرنيه مورد تابش واقع شود. اندازه گيري شكست در مواد كدر معمولا به علت وجود پديده هاي جذب و پراكندگي كاري مشكل است.
اين نكته كه كدام يك از وقايع ( بازتاب، جذب، پراكندگي) بيشتر باشد، به جنس بافت مورد تابش و طول موج باريكه ورودي بستگي دارد. در اين رابطه طول موج عامل بسيار مهمي است زيرا ضرايب شكست و جذب و پراكندگي وابسته به طول موج هستند. لذا در جراحي با پرتو ليزري خواص جذب و پراكندگي بافت مورد نظر، برای بهبود روش درماني ضروري است (١۳).

هندسه بازتاب و شکست، جذب و پراکندگی

۳-۱- بازتاب و شكست:
بازتاب عبارت است از برگشت باريكه الكترومغناطيسي توسط سطحي كه پرتو به آن تابيده است. بطور كلي يك سطح بازتابنده يك مرز فيزيكي بين دو ماده با ضرايب شكست مختلف است. بازتاب بر دو نوع است: بازتاب منظم و بازتاب غير منظم.
هنگامي كه پرتو ورودي از روي سطحي صاف و صيقلي با پستي بلندي هايي كه در مقايسه با طول موج پرتو فرودي كوچكتر است بازتاب مي شود، آنرا بازتاب منظم مي نامند.
هنگامي كه پرتو فرودي از روي سطحي غير صاف با پستي بلندي هاي غير هم اندازه يا بزرگتر از طول موج نور فرودي بازتاب مي شود، آنرا غير منظم مي نامند.
بازتاب نامنظم پديده اي است كه بطور كلي براي تمام بافتهاي بدن روي مي دهد. چرا كه هيچكدام از آنها داراي سطح صاف و صيقلي نيستند ولي در مواردي خاص مانند بافتهاي حاوی آب، ممكن است بازتاب منظم بر نامنظم غالب باشد (١۳).
معمولاً شکست نور هنگامی روی می دهد که سطح بازتابنده ، دو محیط با ضرایب شکست متفاوت را از هم جدا کند که در نتیجه سرعت نور در محیط تغییر می یابد رابطه ساده ریاضی که بر فرآیند شکست نور حاکم است به قانون اسنل معروف می باشد :

 

زاویه شکست و v و سرعتهای نور در محیط ، قبل و بعد از صفحه بازتابنده می باشند. از آنجا که ضریب شکست در هر محیط بصورت زیر بیان می شود:

 

C بیانگر سرعت نور در خلاء می باشد. پس معادله ۳-۲ به صورت زیر تبدیل می گردد.

برای ، معادله ۳-۴ صدق نمی کند و بدین معنی است که شکست در این شرایط رخ نمی دهد مه این پدیده را بازتابش کلی می نامند.
بازتابش ویژه سطح معیاری از میزان بازتابش است که به صورت نسبت دامنه هعای میدان الکتریکی بازتابیده به میدان الکتریکی فرودی تعریف می شود ضریب بازتاب نیز نسبت شدتهای بازتابیده به فرودی می باشد و لذا برابر با مربع بازتابش ویژه است . بازتابش ویژه و ضریب بازتاب بستگی به زاویه تابش ، قطبش و ضریب شکست موادی دارند که در سوی سطح مرزی واقع هستند. روابطی که برای بازتابش ویژه و شکست به کار برده می شوند به قوانین فرنل موسومند.

۳-۲- جذب:
در فرآيند جذب شدت موج الكترومغناطيسي ورودي در اثر عبور از ميان ماده كاهش مي يابد. جذب، ناشي از تبديل بخشي از انرژي نور به حركت و نوسانهاي ويژه ماده جاذب است. يك ماده شفاف به نور اجازه مي دهد بدون جذب شدن عبور كند. به عبارت ديگر انرژي تابشي باريكه ورودي و انرژي تابشي باريكه خروجي براي اين ماده با هم برابر است. اما ماده يا محيط كدر محيطي است كه عملا شدت نور ورودي در اثر عبوراز ميان آن به سمت صفر ميل مي كند. در كل هيچ ماده اي شناخته نشده است كه نسبت به تمام طول موجهاي طيف الكترومغناطيسي شفاف باشد.
جاذب عمومي به ماده اي اطلاق مي شود كه شدت تمام طول موجهاي يك طيف را به يك نسبت كاهش مي دهد. جاذب انتخابي به ماده اي اطلاق مي شود كه تنها شدت بعضي از طول موجهاي يك طيف را كاهش مي دهد و آنها را جذب مي كند. وجود رنگها در طبيعت عمدتا بدليل پديده جذب انتخابي مي باشد.
توانايي يك محيط در جذب باريكه هاي الكترومغناطيسي به چند عامل بستگي دارد از جمله: ساختار الكتروني اتمها و ملكولها، طول موج باريكه، ضخامت لايه جاذب و عوامل داخلي مانند درجه حرارت و غلظت ماده جاذب.
براي بيان اثر ضخامت و غلظت بر روي جذب معمولا از قوانين بير و لامبرت استفاده
مي شود
(۳-۱)
(۳-۲)

در اين روابط، z بيانگر محور نوري و بيانگر شدت نوري در فاصله z و بيانگر شدت نورورودي و ب

يانگر ضريب جذب محيط و c بيانگر غلظت ماده جاذب هستند و بستگي به پارامترهاي داخلي محيط دارد.
ضريب جذب محيط برابر احتمال جذب شدن يك فوتون نوري هنگام حركت در جزء طول بسيار كوچكي از مسير خود تعريف مي شود. اين ضريب كه با واحد بيان مي شود، نشان دهندة ميزان كاهش در انرژي تابشي به علت جذب شدن پرتو ها در واحد طولz مي باشد.
با استفاده از معادله ) ۳-١ (مي توان نوشت:
z = ln (3-3)

 

عكس ضريب جذب را ضخامت جذب يا L مي نامند كه عبارت است از مسافتي كه در آن شدت نور I (z) به ۱/e مقدار اوليه كاهش مي يابد:
(۳-۴) L =
در بافتهای بیولوژیک فرآیند جذب اساساً توسط مولوکولهای آب ماکرومولکولهایی نظیر پروتئین ها و پیگمانها ( رنگدانه ها ) انجام می شود . در حالی که جذب در ناحیه فرو سرخ طیف الکترومغناطیسی یه مولوکولهای آب نسبت داده می شود، در ناحیه فرابنفش و مرئی ، پروتئینها و پیگمانها جذب بالایی دارند . به ویژه پروتئینها دارای یک قله جذب در حدود nm 280 هستند که در مقاله boulnois (1986 ) آورده شده است . در شکل طیف جذب دو جاذب بیولوژیک بنیادی یعنی ملانین و هموگلوبین ( ) نشان داده شده اند . ملانین به طور پیوسته از طول موجهای مرئی طیف به سمت فرابنفش اغفزایش می یابد . اثر جذبی هموگلوبین در بافت عروقی غالب است.

۳-۳- پراكندگي:
همانند رابطه اي كه براي شدت نور جذب شده در بافت ارائه گرديد، ميزان كاهش شدت پرتو نور به دليل وجود پراكندگي در محيط با رابطه زير بيان مي شود:
(۳-۵)
در اين رابطه ضريب پراكندگي محيط مي باشد. همانند تعريفي كه براي ضريب جذب ارائه گرديد، ضريب پراكندگي برابر احتمال پراكنده شدن يك فوتون نوري هنگام حركت در جزء طول بسيار كوچكي از مسير خود است. اين ضريب كه با واحد بيان مي شود، نشان دهندة ميزان كاهش در انرژي تابشي به علت پراكنده شدن پرتو ها در واحد طول است.
محققان در يافتند كه در بيشتر بافتهاي بيولوژيك فوتونها ترجيحا روبه جلو پراكنده مي شوند. زيرا با يك تقريب مناسب، مي توان فرض كرد كه g براي بيشتر بافتهاي بيولوژيك بين ٧/٠ تا ٩٩/٠قرار دارد. لذا زواياي پراكندگي مربوطه معمولا بين ٨ تا ٤٥ قرار دارند.
آنها از تابع احتمال P(θ) براي بيان اين پديده استفاده مي کنند. اين تابع توزيع فوتونهاي پراكنده شده تحت زاويه θ را تعريف مي كند. اگر P(θ) وابسته به θ نباشد پراكندگي همسانگرد و در غير اينصورت پراكندگي ناهمسانگرد ناميده مي شود.
ضريب ناهمسانگردي g معياري از ناهمسانگردي پراكندگي است. ١ g = نشان دهنده اين است كه پراكندگي بطور كامل روبه جلو است. ١- g = نشان دهنده اين است كه پراكندگي بطور كامل روبه عقب است و g = 0 بيانگر پراكندگي همسانگرد است.

ضريب ناهمسانگردي g برابر مقدار متوسط كسينوس زاويه پراكندگي تعريف می شود.
بر طبق مشاهدات چندين تابع نظري فاز، P(θ) ، پيشنهاد شده است که در بين آنها تابع فاز گرين اشتاين(١٩٤١) از همه بهتر است:
(۳-۶)
۳-۴- محيط كدر :
تاكنون براي بيان روابط متعدد فرض شده كه به ازاء هر پديده، اتفاق ديگري در مح

يط وجود نداشته است. اما اين فرض امري محال و دور از واقعيت است. زيرا در بيشتر محيط هاي واقعي هر دو پديده جذب و پراكندگي همزمان وجود دارد. چنين محيطي، محيط كدر ناميده مي شود(١۳ و۵٤). در يك محيط كدر ضريب تضعيف كل از رابطه زير بدست مي آيد:
(۳-۷)

اين ضريب برابر با احتمال بروز يكي از پديده هاي جذب يا پراكندگي هنگام حركت فوتوني در المان طول بسيار كوچكي از مسير حركتي اش، تعريف مي شود.
بهمين ترتيب مسافت متوسط آزاد فوتوني بصورت زير تعريف مي شود:
(۳-۸) تنها در برخي مواد و ممكن است نسبت بهم قابل چشم پوشي باشند(١۳ و۵٤).
پارامتر مهم ديگر در محيط كدر آلبدوي اپتيكي است:
(۹-۳)
براي۰a= تضعيف عمدتا جذب غالب است. براي١ a= فقط پراكندگي رخ مي دهد ولي براي ۵/۰= a هر دو پديده جذب و پراكندگي رخ مي دهد چون = است ولي نسبت هاي آنها متفاوت خواهد بود.

۳-۵- انتقال فوتون:
توضيح رياضي براي مشخصات جذب و پراكندگي نور به دو روش قابل انجام است: استفاده از تئوري تحليلي و يا بكاربردن تئوري انتقال.
اولي بر مبناي فيزيك معادلات ماكسول استوار است و در اصل يك رهيافت بنيادين است. اما كاربرد آن به علت وجود پيچيدگيهاي زياد هنگام بدست آوردن راه حلهاي دقيق تحليلي، داراي محدوديت مي باشد.
تئوري انتقال، انتقال فوتون را در حين پديده هاي جذب و پراكندگي بدون كمك معادلات ماكسول بيان مي كند. اين تئوری ويژگي آزمون خطايي دارد و فاقد محدوديتهاي تئوريهاي تحليلي مي باشد. تئوري انتقال بطور معمول هنگام بررسي برهمكنش ليزر- بافت بكار رفته است و بطور تجربي نشان داده شده است كه پيش بيني هاي به عمل آمده توسط اين روش در بسياري از موارد رضايت بخش است. روشهاي متعددي ازقبيل پراكندگي مرتبه اول ، كوبلكا- مانك ، تقريب پخش ، جمع و دوبرابر سازي معكوس ، شبيه سازي مونت كارلو وجود دارد.
در پراكندگي مرتبه اول، پرتو پراكنده همانند پرتوي جذب شده مورد بررسي قرار مي گيرد. در پراكندگي مرتبه اول پراكندگي هاي متعدد وارد محاسبه نمي شوند. لذا يك راه حل بسيار ساده است و تنها در تعداد كمي از موارد عملي، مفيد مي باشد. تئوري كوبلكا- مانك فقط با پرتوهاي منتشر سروكار دارد و محدود به مواردي است كه پديده پراكندگي خيلي بيشتر از جذب است. عدم مزيت ديگر اين روش اين است كه تنها براي هندسه يك بعدي مناسب است. تقريب پخش به پرتوهای منتشر محدود نمي شود ولي محدود به حالتهايي است كه در آنها پراكندگي پديده غالب است. روش جمع و دو برابر سازی نسبت به تکنيک های ديگر اين مزيت را دارد که

اجازه محاسبات را برای نمونه های ضخيم يک بعدی و پراکندگی نامتقارن مي دهد. بالاخره شبيه سازيهاي مونت كارلو راه حل بسيار دقيق است. زيرا مي توان بسياری از پارامترهای موثر را با استفاده از نرم افزار هاي مناسب در نظر گرفت و وارد محاسبه نمود. به علاوه با اين روش هندسه مناسب دو بعدی و سه بعدی را بكاربرد.

۳-۶- شبيه سازي مونت كارلو:
روش مونت كارلو توسط فرمي ، ون نيومن و اولام براي بررسي مسايل مربوط به انتق

ال نوترون هنگام مطالعه بر روي بمب اتم در جريان جنگ جهاني دوم توسعه يافت و براي اولين
بار توسط اولام معرفي گرديد(١۳و١۸-۲۰). پس از آن، ‌اين روش به سرعت در حل مسايل گوناگون رشته‌‌هاي مختلف مهندسي و علوم گسترش يافت، ‌اين روش ماهيتي اّماري دارد و بر پايه حساب احتمالات استوار است. بدين ترتيب كه درباره وقوع هر پديده براساس احتمال بروز آن تحت شرايط مختلف تصميم گيري مي‌نمايد. كاربرد ‌اين روش در تحليل مسايل مهندسي و پديده‌‌هاي فيزيكي بسيار گسترده است. در مسايل مختلف مهندسي پزشكي و فيزيك پزشكي نيز ‌اين روش كاربرد عمده‌اي دارد(١۳و١۸-۲١). اصولا روش مونت كارلو اجراي يك شبيه سازي كامپيوتري از حركت تصادفي N عدد فوتون است. لذا يك روش بر پايه آمار و احتمالات است. از آنجا كه صحت نتايج آماري متناسب با است، لذا براي بدست آوردن ارزيابي قابل قبول بايد تعداد زيادي فوتون را بحساب آورد. در اين صورت روند عمليات بسيار وقت گير بوده و تنها توسط كامپيوترهاي پر قدرت مي توان آنرا بطور موثر انجام داد. اولين بار ويلسون و اّدام به فكر كاربرد روش مونت كارلو در بررسي نحوه حركت ذرات نوري در بافت‌‌هاي بيولوژيكي افتادند.
ايده اصلي و اوليه بكاربردن شبيه سازي مونت كارلو در پديده هاي جذب و پراكندگي عبارت از تعقيب مسير يك فوتون در ميان يك محيط كدر است. براساس گزارشات ماير و همكارانش (١٩٧٨) و گروئونيس (١٩٨٣) شبيه سازي مونت كارلو براي جذب و پراكندگي شامل پنج مرحله است:
١)توليد فوتونهاي چشمه: فوتونها در سطح محيط مورد نظر توليد مي شوند.
٢)توليد مسير: پس از توليد فوتون، فاصله تا اولين برخورد مشخص مي شود. توزيع ذرات جذب و پراكنده شده در محيط كدر بصورت تصادفي فرض مي شود. لذا مسافت آزاد ميانگين سطح مقطع

پراكندگي آنها است.
٣)جذب: براي محاسبه جذب، وزن به هر فوتون نسبت داده مي شود. هنگاميكه فوتون وارد محيط مي شود وزن آن برابر واحد(يك) است. به علت جذب ، اين وزن با رابطه
] ( L ( – exp [كاهش مي يابد، كه در آن ضريب جذب است.
٤)از بين رفتن فوتوني: اين مرحله هنگامي بكار مي رود كه به هر فوتون وزني نسبت داده شدهد عمل مي شود و برنامه به اولين مرحله باز مي گردد.
٥)تعقيب: هنگاميكه مراحل يك تا چهار براي تعداد كافي از فوتونها تكرار شد، نقشه مسير فوتونها محاسبه و در حافظه كامپيوتر ذخيره مي شود. بدين ترتيب مي توان فرمولهاي آماري ساخت كه بيانگر كسري از فوتونهاي جذب شده توسط محيط باشد.
قبلا اشاره شد هر چه تعداد فوتونهاي در نظر گرفته بيشتر شود دقت شبيه سازي مونت كارلو بالاتر خواهد رفت. البته به علت نياز به محاسبات كامپيوتري بسيار زياد، اين روش بسيار وقت گير مي باشد.

۳-۷- مکانيسم برهمکنش فوتو حرارتی:
مهمترين برهمکنش ليزر- بافت مورد استفاده در درماتولوژی برهمکنش فوتو حرارتی است. برهمکنش فوتو حرارتی بيانگر نوعی برهمکنش است که در آن دما بطور موضعی افزايش
می يابد. اين اثرات حرارتی هم بوسيله ليزرهای پيوسته و هم توسط ليزرهای پالسی ايجاد
مي شود. در سطح ميکروسکوپی منشا اثرات حرارتی در بافت عبارت از جذب پرتوها توسط ملکولهای بافت و تبديل اين انرژی جذب شده به گرما مي باشد.
جذب در بافت بيولوژيک بطور عمده ناشی از وجود ملکولهای آزاد آب و پروتئينها و کروموفورها است. در اين مورد قانون بير لامبرت)١-١)، صادق است. ضريب جذب شديدﴽ به طول موج پرتوی ليزر ورودی وابسته است. اثر گرما در بافتهای بيولوژيکی وابسته به مدت زمان و مقدار ماکزيمم دمای بدست آمده است. بسته به اين دو پارامتر ذکر شده، در بافت اثرات مختلفی مانند انعقاد، تبخير، کربنيزاسيون و ذوب شدن ممکن است رخ بدهد. قبل از بکار بردن باريکه ليزر برای پيش بينی پاسخ بافت به حرارت، با استفاده از مدلسازی بايد توزيع حرارت در داخل بافت بدست آورده شود. براي بدست آوردن مدلي كه بتواند اثرات حرارتي را بطور كمي بيان كند، چندين پارامتر ورودي بايد در نظرگرفته شود. مدلسازی توزيع حرارتی توسط فلوچارت (۲-١) که در آن اين پارامترهای ورودی

بکار رفته اند، مشخص شده است:

شكل (۳-۲) – مدلسازی برهمكنش حرارتي ليزر- بافت

توليد حرارت :
پارامترهاي فيزيکی ليزر و بافت، افزايش موضعی دما را تعيين مي كنند. انتقال حرارت صرفا تو

سط خواص حرارتي مانند قابليت هدايت گرمايي و ظرفيت گرمايي مشخص مي شود. بالاخره اثرات حرارتي بستگي به نوع بافت و درجه حرارت ايجاد شده در بافت دارند.

به منظور سادگي محاسبات، يك هندسه استوانه اي برای لايه هاي بافت تحت تابش پرتو ليزر در نظر گرفته مي شود كه در آن z بيانگر محور اپتيكي و r فاصله از اين محور است. سپس شدت مربوطه در داخل بافت از رابطه زير بدست مي آيد (١۳):

(۳-۱۰)

در معادله فوق شدت ورودي و عرض باريكه و ضريب جذب و τ پهنای زمانی پالس است.

شكل (۳-۳) – هندسه پرتو دهي به بافت

با توجه به روند دو مرحله اي كه توضيح داده شد، در طول تابش ليزر، حرارت در درون بافت بدليل جذب نور در بافت توليد مي شود. براي يك شار نوري در جهت z در داخل محيطي كه پراكندگي ايجاد نمي كند، توزيع حرارت در واحد سطح و زمان براي يك ضخامت ∆z از رابطه زير بدست مي آيد

( برحسب (

صفر بسمت ∆z با ميل

بنابراين براي تمام حالات، توزيع حرارت بصورت زير مشخص مي شود:

= I(r, z, t) (11-3)

بنابراين منبع حرارت در داخل بافت تحت تشعشع، تابعي از ضريب جذب و شدت موضعي است. از آنجا كه ضريب جذب به طول موج وابسته است لذا S هم وابسته به طول موج خواهد بود. اگر تغيير فاز ( تبخير يا ذوب) يا تغيير حالت بافت (انعقاد و كربنيزاسيون) صورت نگيرد، براساس قانون اصلي ترموديناميك تغيير انرژي سبب تغيير خطي درجه مي شود:
= mc (12-3)

كه m جرم بافت و c ضريب گرمايي ( ) است.
براساس گزارشات تاكاتا و همكارانش (١٩٧٧) براي بيشتر بافتها تقريب زير وجود دارد:
c= (1.55+2.8 ) (13-3)

كه چگالي بافت برحسب kg/m³ و مقدار آب موجود در آن برحسب kg/m³ است. مثلا اگر با

فت تماما از آب تشكيل شده باشد = ، ٣٥/٤ c= خواهد بود
انتقال حرارت در بافت:
درون يك سيستم فيزيكي بسته، رابطه بين حرارت و مقدار گرما با رابطه =mc∆T بيان مي شود. ولي در برهمكنش واقعي ليزر- بافت مقاديري از حرارت که به دليل پديده های انتقال گرما،

همرفتي گرما و تابش گرما به هدر مي رود كه بايد محاسبه شود.
دو مورد اخير در بسياري از كاربردهاي ليزر قابل چشم پوشي است. يك مثال از همرفتي گرما در بافت انتقال گرما توسط جريان خون است. آهنگ خونرساني در پوست انسان در حدود (٥/٠- ١٥/٠ ) است. همرفتي فقط در حين تابشهاي طولاني مدت و در موارد بخصوص مانند گرما درماني ميان بافتي توسط ليزر بصورت تشعشعهاي طولاني مدت LITT نقش مهمي دارد و لازم است كه يك پارامتر به هدر رفتن گرما مانند با علامت منفي به منبع حرارت S اضافه شود.
آهنگ تابش گرما مقدار گرمايی است که در واحد زمان توسط موج الکترو مغناطيسی بين دو سيستم با درجه حرارت های مختلف انتقال می يابد. آهنگ انتقال گرما توسط قانون استفان-بولتزمان بيان مي شود.
(۳-۱۴)

که در آن ثابت استفان بولتزمان و برابر ( ) است.
به علت اينكه اختلاف درجه حرارت متوسط حاصل از بيشتر برهمكنشهاي ليزر- بافت خيلي زياد نيست، لذا مي توان از تابش گرما هم صرفنظر نمود.
اما هدايت گرمايي مهمترين عامل انتقال حرارت بوده و بدين طريق حرارت به بافتهايي که تابش نديده اند، مي رسد. براساس معادله عمومي انتشار، فلوي گرما متناسب با شيب درجه حرارت است:
= – κ Τ (۱۵-۳)

كه κ قابليت هدايت گرمايي ( ) است. براساس گزارشات تاكاتا(١٩٧٧) κ را مي توان بصورت زير نمايش داد:
κ= (٠٦/٠ +٠/٥٧ )

كه در مورد بافت حاوی آب ( = )٦٣/٠ κ= (٣٧=T (
ديناميك رفتار حرارتي بافت معين بوسيله تركيبي از پارامترهاي κ وc نيز قابل بيان است و آن عبارت است از قابليت هدايت حرارت كه بصورت زير تعريف مي شود:

Κ=κ/ (m²/s) (3-16)
مقدار K براي آب و بيشتر بافتها مشابه و براساس گزارشات بولنويز(١٩٨٦) تقريبا است. كاهش آهنگ هدايت گرمايي با کاهش مقدار آب در بافت، معمولا توسط كاهش ظرفيت حرارتي كه بطور همزمان صورت مي گيرد، جبران مي شود.
با اين زمينه رياضي معادله هدايت حرارتي از معادله پيوستگي بدست می آيد كه بيان مي كند كه آهنگ انتقال گرماي واحد حجم ( ) بوسيله واگرايي فلوي گرمايي تعيين مي شود.

= div (3-17)

با قرار دادن اين مقادير در معادله =mc dT معادله زير بدست خواهد آمد:

= = = = -۱/ div (18-3)

معادله اساسي مهم ديگر انتشار از تركيب معادله) ۳-۱۵) با معادله بالا بدست مي آيد:
=κ T (3-19)
كه در آن اپراتور لاپلاس است. با يك منبع گرمايي S اضافه مانند جذب پرتو ليزري معاد

لات۱۸-۳))و((۱۹-۳به معادلات ناهمگن تبديل مي شوند.

= – ۱/ (div –S) (20-3)
= κ T +1/ S (3-21)

حال بايد بخش همگن) ۳-۱۹) حل شود. اين معادله كه بيانگر كاهش درجه حرارت بعد از تشعشع ليزر به علت انتشار حرارت است، در مختصات استوانه اي بصورت زير در مي آيد:

 

=κ T (22-3)
T(r, z, t) = (23-3)

ثابت انتگرال گيري است. اگر فرض شود معادله درجه حرارت اوليه و كه در آن يك راه حل مناسب براي معادله)۳-۲۲) است:
=

حل معادله ناهمگن هدايت گرمايي معادله)۳-۲۳) وابسته به پارامترهاي زماني و فضايي است. اين معادله معمولا بافرض مقدار اوليه و حدود مناسب بطور عددي قابل محاسبه است. در هر حال اگر تابع منبع گرما با يك دلتا تقريب زده شود، يك حل تحليلي بدست مي آيد.
= δ(r- ) δ (z- ) δ (t- )

به منظور سهولت فرض مي شود كه پارامترهاي هدايت گرمايي همسانگرد هستند. لذا:
= δ (z- ) δ (t- )
در اين حالت حل اين مسئله بوسيله تابع گرين يك بعدي كه بصورت زير است قابل انجام خواهد بود:
G (z- , t- ) = exp (24-3)

بوسيله اين تابع، حل عمومي تابشي كه در زمان و فضا تغيير مي كند بصورت زير خواهد بود:

T (z, t) = (25-3)

وسعت فضايی انتقال حرارت بوسيله عمق نفوذ حرارتی که وابسته به زمان است، تعريف مي شود:
(۲۶-۳)

توسط معادله) ۳-۲۶( ، جمله عمق نفوذ به صورت زير تبديل مي شود:
(۲۷-۳)

لذا فاصله ايست كه در آن حرارت به ۱/e مقدار حداكثر مي رسد.
در تابش دهی بافت بوسيله ليزر لازم است كه پهنای زمانی پالس ليزر طوري تنظيم شود كه آسيب حرارتي در بافتهاي مجاور به حداقل برسد، اما نكروز مورد نظر در بافت هدف بدست بيايد.
براساس گزارش هايس (١٩٦٨و١٩٧١) پارامتر مقياس براي اين مسئله وابسته به زمان اصطلاحا زمان آسايش حرارتي TRT نام دارد. اين خود با مساوي قرار دادن عمق نفوذ اپتيكي L

بدست مي آيد.

) ۳-۲۸ (

(۳-۲۹)
در مورد پالسهاي با پهنای زمانی كوتاه مدت ليزر ابتدا با گذشت زمان درجه حرارت بط

ور خطي زياد مي شود. پس از پالس پايان ليزر، t > τ ، درجه حرارت بطوري كه با حل معادله هدايت حرارت مشخص شد، بصورت كاهش مي يابد
اما بر اساس گزارشات دکتر راکس اندرسون(۲۰۰١)پارامتر مقياس براي اين مسئله زمان آسيب حرارتی TDT نام دارد. زمان آسيب حرارتی در اين مورد برابر مدت زمان مورد نياز برای آسيب غير قابل بازگشت بافت هدف و در عين حال حفظ بافتهای اطراف آن تعريف شده است. زمانی که لازم است بافت هدف از طريق انتقال حرارت به دمای لازم برای آسيب حرارتی برسد. اين مدت زمان برای ساختارهای استوانه ای که نمای هندسی آن در شکل شكل (٤-۳) صفحه بعد نمايش داده شده است، بصورت زير تعريف شده است:

(۳۰-۳)

,

در روابط قبل، x فاکتور هندسی و برابر نسبت قطر دو ساختار استوانه ای است.
فاکتور دما است. و و بترتيب دمای بافت، دمای جاذب و دمای آسيب هستند.

شكل (٤-۳) – هندسه بافتهای با ساختار استوانه ای

۳-۷- آسيب حرارتي ليزر بر روی بافت:
آخرين مسئله در مدل برهمكنش حرارتي عبارت از اثرات بيولوژيك مربوط به درجه حرارت هاي مختلف در داخل بافت است. اين اثرات بسته به نوع بافت و پارامترهاي تابشی ليزر بسيار متنوع خواهند بود.
گرماي زياد بر روي بافت اثرات مخربي دارد. مدت زمان لازم جهت آسيب بافت، با افزايش دما كاهش مي يابد. هدف نهايی مو زدايي توسط پرتو ليزر، انعقاد بافت در اثر افزايش موضعي دما است. اين هدف مي تواند بوسيله مدلهای آهنگين آسيب توصيف شود. زيرا آسيب حرارتی با درجه حرارت بصورت نمايی و با زمان تابش دهی بصورت خطی تغيير مي کند. مدلسازی فرآيند آهنگين آسيب حرارتی مي تواند آستانه آسيب و مقدار آسيب ايجاد شده در بافت را پيش بينی نمايد.
بطور کلی اثرات حرارتی تشعشع ليزر عبارتند از هايپرترمي، کاهش فعاليت آنزيم، دناتوره شدن، نفوذپذيری، تبخير، کربنيزاسيون و ذوب.

جدول(١-۳) – اثرات حرارتی تشعشع ليزر
درجه حرارت اثرات بيولوژيک

٣٧
طبيعی
٤۵
هايپر ترمی
۵٠
کاهش فعاليت انزيم و عدم تحريک سلول
٦٠
دناتوره شدن پروتئينها
٨٠
نفوذپذيری غشاء
١٠٠
تبخير
١۵٠<
کربنيزاسيون
٣٠٠<
ذوب

۳-۸- تئوری توصيف فرايند آهنگين آسيب:
اولين کارهای تحقيقاتی برروی کاربرد مدلهای آسيب حرارتی بوسيله موريتز و هنريک در سال١٩٤٧ گزارش شد. سپس معادله تجربی آسيب را آرنيوس برای توصيف اثر گرما روی آهنگ واکنشهاي شيميايی توسعه داد. معادله انتگرالی آسيب حرارتی بصورت زير است:
(t) (3-31)

در معادله فوق درجه آسيب بافت و غلظت اوليه ملكولها يا سلولها در لحظه شروع تابش دهی ليزر، C (t) غلظت در زمان t است. A ثابت آرنيوس يک فاکتور فرکانسی [ ] و t زمان کل تابش دهی [s] و شاخص انرژی اکتيواسيون [J/mol] و R ثابت عمومي گازها و برابر ٣٢/٨ وT دمای مطلق [k] است .
براساس گزارشات ولش (١٩٨٤) ثابت آرنيوس را مي توان بصورت A تخمين زد. در اين رابطه Δs انتروپي فعال شدن و k ثابت بولتزمان و h ثابت پلانك است.
ميزان آسيب عبارت از كسري از ملكولها يا سلولهاي غير فعال شده، می باشد. يعني:

(t) = = 1- exp (-Ω) (۳۲-۳)

بنابراين با قرار دادن يك مقدار مناسب به عنوان ثابت بافت يا Ω(بدون بعد، تابعی از درجه حرارت و زمان)، محاسبه آسيب کلی (t) ميسر خواهد بود. لذا کسری از ملکولها که بقا يافته اند بصورت زير محاسبه مي شود:
(
اگر ١= Ω باشد لذا آسيب حرارتی حدود٦٣% است که دلالت بر نکروز کامل بافت دارد.
متاسفانه بدست آوردن داده هاي تجربي براي پارامترهاي A و ΔE بسيار مشكل است و اين به علت ناهمگني بافتها وعدم قطعيت در اندازگيري نسبت بقا است. برای فرآيند های آسيب که تاکنون مطالعه شده اند، A درحدود تا تغيير مي کند و اين در حالي است که ΔE بردی بين J/mol تا داشته است. در اين راستا جدولي از مقادير ) A(و ΔE(J/mol) براي بافتهاي مختلف توسط آزمايشات متعدد بدست آمده است.
اولين مطالعات در زمينه تعيين تجربی ضرايب فرايند آهنگين آسيب برای پوست توسط هنريک و موريتز انجام شد. آنها از پوست خوک استفاده نمودند. نمونه بدست آمده بطورin-vivo تحت تابش قرار داده شد. هنگاميکه و و بود، بترتيب اريتما و سوختگی درجه دو و سوختگی درجه سه اتفاق می افتاد. بعدها تاکاتا در سال ١٩٧٧ اين مطالعه را دنبال نمود. ضرايب بدست آ

 

مده از اين مطالعات عبارت بود از A= و J/mol .ΔE=

لیزر در بیماریهای پوست
در درمان بیماریهای پوست ، عمدتاً آثار گرمایی تابش لیزری از طریق فر آینده های انعقاد و تبخیر بکار برده می شود. از آنجا که پارامتر های اپتیکی پوست یعنی ضرایب جذب و پراکندگی شدیداً به طول موج وابسته اند، لذا انواع مختلف واکنشهای بافت با لیزر های مختلف امکان پذیر است . امروزه در مرحله بالینی از پنج لیزر یونی آرگون ، رنگینه ای ، ، nd:yag و یاقوت استفاده می شود.
در مقیاس میکروکوپی ، فصل مشترک هوا – پوست کاملا ً ناهموار می باشد و از این رو پروتو های فرودی را پراکنده می کند . جذب نور توسط کروموفورها ( مانند هموگلوبین یا ملانین ) باعث یکنواختی رنگ پوست می شود. پراکندگی نور توسط فیبر های کلاژن در ماده زمینه ، مشخص می کند چه مقدار از نور به درون بافت همبند نفوذ یافته است . مطالعات دقیق پارامتر ها ی اپتیکی پوست توسط Graaff (1993 ) انجام گرفته است.
پرتو های لیزر یونی آرگون شدیداً توسط هموگلوبین و ملانین جذب می شوند این لیزر ابتدا برای درمانهای سطحی پوست با عروق خونی زیاد انتخاب شدو Apfeilerg (79-1978) آثار القایی لیزر را بر مالفور ماسیون های پوست بررسی کرد.

۴-۱- درمان لکه ها توسط لیزر:
لیزر های یونی آرگون به دفعات در درمان لکه ها ی مادر زادی به کار گرفته شده اند .در حالیکه روش های پیشین درمان این ملفورماسیون ها یعنی سرما درمانی با پرتو ایکس یا شیمی در مانی همگی به شکست انجامیده بود و پزشکان همواره به بیماران توصیه می کردند که با این شکل مدارا نمایند تا این که لیزر یونی آرگون با برداشت موفق لکه های مادر زادی گام مهمی در درماتولوژی برداشت. البته این درمان به صبر و حوصله زیادی نیاز دارد و معمولا ً در یک دوره چند ساله و با جلسات متعدد پرتو دهی انجام می شود. در این حال هر چه معالجه با سرعت بیشتری انجام گیرد ، احتمال تشکیل اسکار نیز بیشتر است. اما پاداش صبر و طاقت بیمار ، موفقیت کامل در درمان خواهد بود. در شکلهای دو تصویر از حالات قبل و پس از لیزر درمانی لکه های مادر زادی آورده شده است.
معمولاً درمان لکه های مادر زادی با لیزر یونی آرگون در چند نوبت انجام می شود ابتدا یک سطح کوچک آزمون به ابعاد پرتو دهی می شود. در طی آزمایش بر این سطح می تواند با افزایش تدریجی توان لیزر تا مرحله رنگ پریدگی پوست به مناسب ترین توان دست یافت . Dixon و Gilbertson ( 1986) و philipp ( 1992 ) ، از توان ۵-۲ وات لیزر با زمان پرتودهی ۱/۰-۰۲/۰ ثانیه استفاده نمودند و مشاهده کردند که بلافاصله پس از پرتودهی ، آثار تورمی روی پوست حاصل می شود. پس از چهار هفته ، سطح آزمون به منظور مشاهده اسکار و مجاری پوستی کنترل می گردد . چهار هفته بعد سطح آزمون دوم پرتو دهی می شود و اگر این دو سطح آزمایشی پاسخ های مناسب دادند آن گاه تمامی لکه ها مادرزادی تحت درمان قرار می گیرد به طور کلی از پرتو دهی مکرر یک ناحیه مشخص می بایست اجتناب کرد اجتناب شود. این لیزر درمانی ممکن است در طول چند سال انجام شود و اما توصیه شده است که نوبت دوم پرتودهی ، از لیزر پالسی رنگینه ای استفاده شود. Hanina( 1988 ) درمان بیماران کمتر از ۱۶ سال را توصیه نمی کند زیرا در این موارد ممکن است اسکار شدیدی حاصل شود. پرتو دهی لیزر معمولاً با هندپیش انجام می شود. به هنگام درمان لکه ها ی صورت باید چشمان بیمار و جراح کاملاً محافظت گردند. اگر بخواهیم لکه های مادر زادی را با لیزر یونی آرگون معالجه کنیم ، این عمل نسبتاً با درد همراه است و بسته به موفقیت و میزان گسترش لکه در سطح بی حسی موضعی یا کامل را نیاز دارد.
در درمان لکه های مادر زادی با لیزر های پالسی رنگینه ای کاراآیی بهتر همراه با درد کمتر گزارش شده است لیکن این لیزر ها بسیار گرانقیمت هستند. به هر حال در رابطه با در مان بیماریهای پوست مانند همانژیوم های کاپیلر و لکه های مادزادی این ایزر ها اهمیت یافته اند.
جزئیات این مطالعات توسط Morelli (1986) ، Garden (1988) و Tan (1989) گزارش شده است . برای این منظور ، لیزر های رنگینه ای ردامین که در طول موج mm 590- 570 گسیل می نمایند و عرض پالس ms5/0 با چگالی انرژی ۱۰-۴ را دارا می باشند ، پیشنهاد شده است . معمولاً ۶۰-۲۰ ثانیه پس از پرتو دهی رنگ پوست تحت درمان ، سرخ می شود و بعد از چند دقیقه به رنگ کبود

می گراید. در مقایسه با لیزر یونی آرگون ، بیماری که تحت پرتو دهی لیزر رنگینه ای قرار گرفته است درد کمتری را تحمل می کند. اما بیماران از سه نوع درد سخن گفته اند : درد ناشی از ضربه مکانیکی در حین درخش نور ، درد سوزناک کمی پس از آن و سرانجام موج گرمایی پر دوام پوست. در سطح تابش یافته تا چند روز پس از پرتو دهی نیز احساس خارش مشهود است. همانگونه کهث تخریب انتخابی ساختار های پیگمان دار در موجود زنده می شود. این پدیده به فوتوترمولیز انتخابی موسوم است کهParrish و Anderson (1983) به شرح آن پرداخته اند و نیازمند حضور ذرات جاذب قوی یعنی رنگدانه های پوست می باشد مطالعات نظری و تجربی گسترده ای توسط Kimel (1994) و Van Gemert(1995) صورت گرفته است و به کمک این نتایج درمان لکه های مادر زادی در آینده با پیشرفت بیشتری همراه خواهد بود.
۴-۲- لیزر در درماتولوژی:
در درماتولوژی ، از لیزر برای تبخیر بافت استفاده می شود بنابراین می تواند جاگزین تیغ جراحی باشد در این حالت امکان برداشت دقیق بافت بدون تماس مکانیکی وجود دارد. در نتیجه ، از احساس درد به میزان قابل توجهی کاسته می شود. اولسرهای خارجی و زیگیل های صعب

العلاج با شیوه یکسانی توسط لیزر معالجه می شوند. در زیگیل، احتمال عود مجدد با ایجاد ضایعات عمیق توسط لیزر کاهش می یابد. اخیراً لیزهای یونی آرگون و به منظور پاک سازی موثر خال کوبی های سطح پوست مورد توجه قرارگرفته اند. مطالعات بالینی توسط Apfelberg(1979) ، Reid و Muller(1980) انجام پذیرفته است. امروزه خالکوبی را با لیزر یاقوت نیز پاک سازی می کنند. مقالاتی توسط Schilner(1990) و Taylor(1990) ارائه شده است که به موفقیت درمان اشاره دارند . به طور کلی درصد موفقیت خالکوبی به رنگ آن بستگی دارد. بسیار مهم است که تمام ذرات رنگی در یک نوبت پاک سازی شود.
لیزر Nd:yagنسبت به لیزر یونی آرگون از پراکندگی و جذب کمتری در پوست برخوردار است و از این رو عمق نفوذ آن در پوست بیشتر است۰ Seipp(1989) کاربرد های درمان لیزر Nd:yag را در دراماتولوژی به ویژه برای همانژیومهای عمیق و تومور های نیمه بد خیم پوستی پیشنهاد کرد. اما در درمان بیماری های سطح پوست هیچگاه نباید لیزر Nd:yag جایگزین لیزر های یونی آرگون و شود.
درماتولوژی از معدود شاخه های پزشکی است که در آن برانگیزش بیولوؤیک ناشی از لیزر ، بررسی و گزارش شده است. امروزه آثار مثبت تحریک سلولی به منظور التیام زخم ها از موضوعات پژوهشی بحث برانگیز است.
تعداد بیشماری مقاله در این زمینه منتشر شده که حاوی نتایج مثبت التیام زخم به کمک فرایند برانگیزش بیولوژیک سلولی اند. اما از آن جا که در مقالات بعدی این نتایج تایید نشده اند لذا ادعا های اولیه در این مورد نمی تواند کاملا مورد تایید قرار گیرد . بعلاوه ساز و کارهای اصلی برانگیزش بیولوژیکی هنوز به خوبی شناخته نشده اند. به طور کلی برای این منظور از لیزر های سرد با توان های میانگین بسیار کم استفاده می شود که آثار فیزیکی قابل مشاهده ای ندارند همچنین ، آثار فتو شیمیایی در تحریک سلولی نیز در دست پژوهش است.

 

(CO2) جوان سازی پوست با لیزر تخریبی -۳-۴
از میان روشهای مختلف جوانسازی پوست ، مموثرترین شیوه برای برطرف کردن چروکهای متوسط تاعمق صورت استفاده از لیزر CO2 است . لیفتینگ (Face Lift) ، جراحی پلک (Blepharoplasty) و سایر روشهای جراحی هر یک کاربرد خاص خود را دارد ولی هیچکدام نمی تواند چروکهای اطراف چشم و دهان را برطرف سازد . درمان با لیزر CO2 در یک جلسه می تواند هم چروکهای ظریف تا متوسط سطح پوست را در اطراف چشم واطراف دهان کمتر کند ، هم با سفت کردن پوست افتادگی صورت را بهتر نماید و هم لکه های تیره ناشی از آفتاب را از سطح پوست پاک نماید. لیزر CO2 با تاباندن اشعه لیزر به سطح پوست یک لایه از پوست را برمیدارد . بدین ترتیب چینهای ظریف ، جای جوش و اسکارهای قدیمی نظیر آبله مرغان ، جای زخمهای قدیمی و بسیاری از ضایعات دیگر از سطح پوست بهتر می شوند.
بعلاوه از لیزر Co2 می توان برای درمان ضایعات دیگر پوستی نظیر زگیل و Actinic keratosis و Seborrheic keratos و زگلیلهای تناسلی و بعضی سرطانهای پوست نیز استفاده کرد.
لیزر CO2 موجود در کلینیک مهرگان از نوع Ultrapulse و ساخت شرکت Lumenis امریکا پیشرفته ترین و سریعترین لیزر CO2 موجوداست . با این دستگاه به سرعت می توان سطح زیادی از پوست را تحت درمان قرارداد ، در عین حال به دلیل تکنولوژی بالای دستگاه ، امکان بروز عوارضی نظیر تغییر رنگ و یا اسکار که در سایر دستگاههای لیزر CO2 وجود دارد ، در لیزر Ultrapulse به حداقل رسیده است.
یکی از مزیتهای مهم لیزر Ultrapuls CO2 آن است که با گرم کردن عمق پوست باعت تحریک کلاژن سازی می شود به این ترتیب پوست پس از مدت ۶ تا ۹ هفته قوام سفت تری پیدا میکند . به این عمل اصطلاحا لیفتینگ بدون عمل جراحی نیز گفته می شود . اثرکلاژن سازی لیزر در بسیاری از افراد ۶ تا ۱۸ ماه ادامه پیدا می کند .به این ترتیب نتایج مفید درمان روز به روز بیشتر ظاهر می شود.

(IPL) جوان سازی پوست با سیستم غیرتخریبی -۴-۴
با پیشرفت روز افزون تکنولوژی ، روشهای جوانسازی پوست به کمک لیزر نیز رو به پیشرفت هستند . امروزه تمایل بر آن است که درمان با لیزر با حداقل عوارض برای بیمار انجام شود . به نحوی

که در حین درمان هیچگونه زخم و خونریزی ایجاد نشود و بیمار بتواند بلافاصله پس از انجام لیزر به کار روزمره خود برگردد . خوشبختانه کلینیک مهرگان با بهره برداری از پیشرفته ترین تکنولوژی روز دنیا مجهز به بهترین دستگاههای لیزر جهت جوانسازی پوست بدون ایجاد زخم و خونریزی است.
دستگاه Vasculight ساخت شرکت Lumenis آمریکا مجهز به سیستم IPL است که امروزه مقبولیت فراوانی در اروپا و در آمریکا پیدا کرده است.

روش کار بدین نحو است که ابتدا یک ژل خنک کننده به صورت مالیده می شود . سپس اشعه نوری به صورت تابانده می شود . اشعه نور به طور اختصاصی تنها جذب رنگدانه موجود در پوست و هموگلوبین موجود در رگها می شود . بدین ترتیب لکه های قهوه ای رنگ ناشی از آفتاب و قرمزی صورت بهتر می شود . سوزش مختصر هنگام عمل تنها عارضه کار با IPL است . پس از انجام IPL هیچگونه زخمی در پوست ایجاد نمی شود بلکه اشعه تابیده شده به عمق پوست نفوذ می کند و باعت تحریک کلاژن سازی می شود . به این ترتیب پوست پس از چند ماه صافتر ، نرمتر و یکدست تر می شود و قوام بهتری پیدا می کند . در مجموع ۳ تا ۶ جلسه درمان به فواصل یک ماه برای رسیدن به بهترین نتیجه لازم است.
۴-۵- تاريخچه استفاده از ليزر در درمان موهای زائد:
بعد از معرفی ليزر و کاربرد آن در زمينه های مختلف پزشکی، برای اولين بار دکتر لئون گولدمن در سال ١٩٦٠ شروع به بررسی استفاده از ليزر به عنوان وسيله ای جهت از بين
بردن فوليکولهای مو نمود. هدف او از اين کار توسعه سيستمي بود که بتواند موهای زائد مناطق مختلف بدن را درمان نمايد. سيستم مورد استفاده او سبب آسيب فراوان به پوست بيماران گرديد
اولين سيستم ليزر Nd:YAG برای استفاده در درمان موهای زائد در ١٩٩۶توسطFDA تائيد و وارد بازار امريکا گرديد. سرعت درمان و کم درد بودن اين تکنولوژی در درمان موهای زائد سبب گسترش سريع آن گرديد. از ١٩٩٧ به بعد کمپانيهای بسياری در اروپاو امريکا، اقدام به معرفی و توسعه ليزرهای جديدی برای کاربرد درمانی موهای زائد کرده اند. اين ليزرها هم اکنون به شکلها و اندازه ها و با طول موجهای مختلف موجود مي باشند

۴-۶- مکانيسم های درمان موهای زائد بوسيله ليزر:
نياز به يک روش موثر و غير تهاجمی برای از بين بردن موهای زائد، منجر به توليد انواع مختلفی از چشمه های نوری شده است. تعداد زيادی از اين وسايل هم اکنون در بازار موجود هستند. اين سيستمها برای از بين بردن و آسيب موهای زائد از سه روش عمده استفاده مي کنند: روش حرارتی (استفاده از حرارت موضعی ايجاد شده)، روش مکانيکی (استفاده از امواج شوکی يا فرآيند حباب سازی)، روش فوتو شيميايی (استفاده ازتوليد واسطه های سمی مانند راديکالهای آزاد) از بين بردن موهای زائد بوسيله هر سه روش فوق، در جدول ٥-١خلاصه شده است(٤).

تخريب فوتو ترمال :
اخيرﴽ ليزرهای گوناگونی برای آسيب انتخابی به مو، معرفی شده اند. مکانيسمی که بوسيله آن اين سيستم ها آسيب انتخابی به فوليکولهای مو را القا مي کنند بر پايه قوانين فوتو ترموليز اتنخابی قرار دارند. در محدوده طول موجی مادون قرمز تا مرئی، ملانين کروموفور اصلی برای هدف قرار دادن در ساختار مو است. در جدول (٥-١) به ليزرها يا لامپهای نوری اشاره شده است که در محدوده طول موج زير قرمز و قرمز طيف الکترومغناطيسی قرار گرفته و بوسيله ملانين موجود در بافت پوست و مو جذب انتخابی مي شوند. در مدت تابش دهی ليزر، حرارت در درون بافت هدف توليد مي ش

ود. اين توزيع حرارت در داخل بافت هدف تنها به علت نوري است كه در بافت جذب مي شود.

جدول مکانيسمهای از بين بردن موهای زائد بوسيله سيستمهای نوری
مکانيسم های از بين بردن موهای زائد بوسيله ليزر
تخريب فوتو حرارتی
• ليزر ياقوت پالس بلند
• ليزر الکساندريت پالس بلند

• ليزر ديود پالس بلند
• ليزر Nd: yAG پالس بلند
• چشمه های IPL پالسی غير همدوس
تخريب فوتو مکانيکی
• ليزر Q سوئيچNd:yAG
تخريب فوتو شيميايی
• فو تو داينا ميک تراپی
۴-۷- فهرست کاربرد های لیزر در بیماریهای پوست و جراحی پلاستیک.
لیزر گازکربنیک
تومورهای خوش خیم و بد خیم
بریدمان سوختی و زخم بستر
برش پوست
ماه گرفتگی ( لکه های مادر زادی )
خال کوبی های آرایشی
کاندیلوما آکومیناتا
لیپکتومی ( جراحی لیپوم )
بلفار وپلاستی ( ترمیم جراحی پلک )
زیگیل های سطح
کارسینوم سلول بازال
لیزر آرگون
ماه گرفتگی ( لکه های مادر زادی )
تلانژکتازی ( ضایعات کانونی به علت اتساع عروق)
کراتورسبورئیک
ملانوما
کارسیننوم سلول بازال
خال کوبی پوستی