Tatoeage en Pigment lasers

Body: 

Dit artikel geeft een algemene beschrijving van de eigenschappen van tatoeage lasers. Helaas is het zo er veel halve waarheden verkondigd worden over tatoeage lasers. En bepaalde eigenschappen zoals feitelijke pulsduur vs gepubliceerde pulsduur zijn zonder dure meetapparatuur en technische kennis niet te meten. Een recent onderzoek naar de kwaliteit van picoseconde lasers liet een groot verschil in kwaliteit van de gegenereerde puls zien. Inwendige inspectie van de bouw van de laser geeft voor een technicus al een goed beeld van de kwaliteit. Dit artikel helpt kan u helpen om een tatoeage laser op zijn kwaliteit te kunnen beoordelen. 

De belangrijkste eigenschappen die een laser heeft zijn de golflengte, de pulsduur en het vermogen.

Golflengte
De golflengte bepaalt de kleur van de laser. Dit kan in het zichtbare spectrum zijn zoals rood (bijv. 694nm, ruby) of groen (KTP, 532nm) of onzichtbaar infrarood (bijv. Nd:YAG, 1064nm). Andere veel gebruikte golflengtes zijn 10600nm (CO2) 755nm (alexandriet) en 585nm (dye). De golflengte bepaalt mede hoe goed het laserlicht geabsorbeerd wordt door het doel dat men wil laseren. Voor tatoeages zijn dit de diverse kleuren van de inkten. Rode tinten zijn rood omdat ze het rode licht weerkaatsen en groen licht absorberen. Zwarte tinten absorberen alle kleuren en reflecteren dus weinig licht. Om meerkleurige tatoeages effectief te behandelen zijn dus meerdere kleuren laserlicht nodig. Een bruikbare combinatie is dan bijvoorbeeld groen (532nm) en rood (694nm). Omdat de Nd:YAG (1064nm) veelal een hoog vermogen heeft, diep doordringt in de huid, en ook prima  door zwarte inkten geabsorbeerd wordt, heeft deze golflengte de voorkeur om zwarte inkten mee te behandelen.

Er zijn een paar mogelijkheden om verschillende kleuren laserlicht te genereren. Een voor de hand liggende methode [M1] is het gebruik van meerdere laserbronnen met verschillende golflengtes. De meest gebruikte bronnen zijn Nd:YAG voor 1064nm, Alexandriet voor 755nm en Ruby voor 694nm. Door een KTP kristal in de Nd:YAG laserstraal te plaatsen, verkrijgt men een halvering van de golflengte tot 532nm. Deze halvering van golflengte kost vermogen. De 532nm zal dan ook minder Joule per puls hebben dan de 1064nm op dezelfde laser. Van de andere golflengtes, 1064nm, 694nm en 755nm is wel het volledige vermogen aan het handstuk beschikbaar. Een andere methode is het gebruik van een laserresonator die door de laserbron wordt aangestraald. Dit wordt veelal toegepast in de vorm van opzetstukken voor het laserhandstuk Dit kan een kristal zijn of een dye handstuk. Een KTP kristal opzetstuk is relatief goedkope methode om een tweede golflengte uit een Nd:YAG te verkrijgen. Dye opzetstukken lijken in eerste instantie een goedkope oplossingen maar men moet rekening houden met een heel beperkte levensduur van de dye opzetstukken. Dit is dan ook een verbruiksartikel. Ze zijn ook niet erg efficient, er komt veel minder energie uit een opzet stuk dan dat er aan laserlicht ingaat.  

Pulsduur

Een tweede belangrijk aspect is het piekvermogen. Een gepulste laser geeft zijn energie af gedurende de lengte van de puls. De duur van een puls kan variëren van continue tot enkele nanoseconden (1 nano seconde is 1 miljardste seconde) Het effect van een pulsduur van meerdere milliseconden of langer is het opwarmen van het doel. Pulsduren in het milliseconden bereik, worden gebruikt om bijvoorbeeld te ontharen of vaatjes te coaguleren. Zou men met een dergelijke milliseconde laser tatoeages gaan behandelen dan is het resultaat het opwarmen van de pigmenten en vervolgens een verbranding van de huid. Een long-pulse Nd:Yag laser voor vaatbehandelingen heeft een pulsduur van rond de 20 milliseconden en ongeveer 60 J per puls maximaal. Het piekvermogen ligt hiermee rond de 3000 watt.

Wanneer men de energie van de laser in een puls van enkele nanoseconden stopt, dan is het vermogen gedurende de puls extreem hoog. Een Q-Switched laser met een puls van 1 Joule en een pulsduur van 6 Nano seconde heeft een piekvermogen van 160.000.000 Watt. Deze korte pulsduren worden alleen bereikt door een actieve Q-Switched laser. Deze maakt gebruik van een Pockellcel om pulsduren onder de 20 nanoseconden te produceren. Een passieve Q-switched laser heeft een pulsduur van 20 nanoseconden of langer en het piekvermogen is verhoudingsgewijs lager. Deze lasers zijn goedkoper te produceren dan actieve Q-switched lasers en omdat ze geen dure Pockell cel gebruiken. Passieve Q-switched lasers zijn ook compacter en daarmee geschikt voor  Q-switched laser handstukken, waarbij de laserkop in het handstuk zit.

Het resultaat van een puls met zo’n hoog piekvermogen op de tatoeage pigmentdeeltjes is dat er in het pigment deeltje een schokgolf opgewekt wordt die het deeltje uiteen doet vallen. 
Deze kleinere deeltjes kunnen vervolgens door de macrofagen in het lichaam afgevoerd worden. Dit heeft een bepaalde tijd nodig en dat is de reden dat de tijdsduur tussen sessies zo lang is.

De laatste jaren zijn er lasers op de markt gekomen met pulsen met een duur in het picoseconden bereik. Veelal tussen de 350 en 750 picoseconden. Dit is ongeveer 10 keer korter dan een goede nanoseconde laser en dat verklaard hun hogere effectiviteit. Daar hangt echter momenteel een fors prijskaartje aan.

Vermogen
Een derde eigenschap van de laser is het gemiddelde vermogen. Dit heeft betrekking op zowel de snelheid, hoeveelheid pulsen per seconde én de hoeveelheid energie per puls. Wat betreft de snelheid: het zal duidelijk zijn dat een laser die 10 pulsen per seconden geeft productiever is dan een laser die 2 pulsen per seconde geeft. Maar de energie per puls is minstens zo belangrijk. Deze energie (Joule) wordt over een oppervlak verspreid op de huid geschoten. Hoe groter de energie per puls, hoe groter dit oppervlak (de spotgrootte) kan zijn zonder aan effectiviteit te verliezen. Daarbij speelt een ander effect. Omdat laserlicht in de huid last heeft van scattering is een grotere spot nodig om voldoende diep in de huid nog effectief te zijn. Vooral bij oudere, professionele tatoeages kan de inkt diep in de huid zitten. Een grotere spotsize is dan onontbeerlijk.

Homogene spot

Een andere belangrijke eigenschap van een goede laser is een homogene spot. Dat wil zeggen dat de energie gelijkmatig over de hele spot verdeeld is. Is dit niet zo en is de spot dus plaatselijk sterker, dan is de kans groot dat de huid kapot gaat en er bloedinkjes optreden. Een homogene spot zal oedeem veroorzaken maar geen bloedinkjes. De laserstraal van een Q-Switched laser is van nature Gaussian en niet homogeen. Een extra voorziening is nodig om de spot homogeen te maken.

 

test dor koreaanse arts

Hierboven een afbeelding van spots gemaakt door een koreaanse arts. Het verschil tussen homogene en niet homogene spots is duidelijk te zien.

 

 

 

 

 

 

 

Componenten
Naast bovengenoemde aspecten is voor een professionele gebruiker de ergonomie ook belangrijk. Hoe prettig een laser in het dagelijks gebruik is, hangt onder meer af van de gebruikte techniek om de laser op te bouwen.  Een laser kent 3 belangrijke componenten. Allereerst de resonator. Dit is bij Q-Switched lasers altijd een kristal in een reflecterende kamer met een flitslamp, een paar spiegels. Ten tweede het koelsysteem. Omdat bij het opwekken van de laserstraal veel warmte vrijkomt, is een goed koelsysteem om de resonator koel te houden onontbeerlijk. Dit gebeurt bij voorkeur door water door de resonator te laten lopen en dit water door een radiateur weer af te koelen. Hoe hoger het laservermogen, hoe meer warmte er afgevoerd moet worden en hoe groter dit koelsysteem en dus het apparaat wordt. Tot slot de elektronica. Naast de computer voor de bediening en het permanent uitlezen van de diverse vermogen-, temperatuur- en veiligheid sensoren is het belangrijkste deel de hoogspanning elektronica.  Deze zorgt voor een exact gestuurde puls van 500 tot 800 volt op de flitslamp. Ook hier geldt dat een hoog vermogen laser een flinke hoogspannings installatie heeft. Een hoogvermogen laser zal dus in de regel uit een grote kast bestaan waarin voornamelijk een koelinstallatie en hoogspannings elektronica de ruimte opvullen. Uiteindelijk moet de laserstraal op de huis van de patient komen.

Om dit te bereiken krijgen zijn er 3 mogelijkheden:

  1. De resonator is in het handstuk ingebouwd en schiet direct op de huid . Dit maakt het handstuk zwaar. Dit beperkt het vermogen en er is geen ruimte om een pockelcel in te bouwen. Alleen passieve Q-Switched is mogelijk.
  2. De resonator zit in een kast en wordt via een fiber naar de huid geleid. Dit maakt het handstuk licht en gemakkelijk hanteerbaar. De fiber zorgt tevens voor een mooie homogene spot. Nadeel is dat een fiber een beperkt piekvermogen aankan en dus alleen gebruikt kan worden wanneer de pulsduur niet te kort is.
  3. De resonator zit in een kast en wordt via een articulated arm naar de huid geleid. Deze arm is een buis met scharnieren waarbij in de hoeken, spiegels door middel van een contragewicht of een veer, arm gebalanceerd wordt, waardoor het handstuk vrijwel gewichtloos is. Deze oplossing verreist wel een voorziening om de straal homogeen te maken.

 

Samenvattend
Een goede tatoeage laser moet aan de volgende eigenschappen voldoen:

  • De laser moet minimaal 3 golflengtes hebben. 1064nm voor de zwarte tinten, 694nm voor de groene tinten en 532nm voor de rode tinten. Of 2 golflengtes: 755nm voor zwart, (licht)blauw en groen en 532nm voor de rode tinten. 
  • Het piekvermogen moet zo hoog en de pulsduur zo kort mogelijk zijn. Men kan het verschil goed waarnemen door op een vel wit papier te schieten. De korte pulsen geven duidelijke luidere klappen.
  • De laser moet voldoende vermogen hebben om met spots van 4 tot 5 mm doorsnede nog effectief te zijn en genoeg pulsen per seconden genereren om de behandeling in korte tijd te kunnen uitvoeren.
  • De laser moet een homogene spot produceren. De manier om dit te testen is door op een papier met zwarte inkt te schieten. De resulterende spot moet mooi gelijkmatig zijn.

Voor meer informatie kunt u altijd contact met ons opnemen.