Wie Beeinflusst Die Pulsdauer Das Design Von Kühlstrategien? Wichtige Technische Erkenntnisse Für Die Laser-Haarentfernung

Die Pulsdauer bestimmt den Zeitpunkt des Wärmetransfers zwischen dem Hautgewebe und dem Kühlsystem des Geräts. Bei kurzen Pulsen (30 Millisekunden oder weniger) ist die Wärmeentwicklung zu schnell für eine Echtzeitdiffusion, was das Design dazu zwingt, sich auf die Anpassung des Brechungsindexes und eine aggressive Vorkühlung zu verlassen. Umgekehrt ermöglichen lange Pulse (100 Millisekunden oder mehr) eine Wärmewanderung zur Oberfläche während des Schusses, wodurch die kontinuierliche Kühlkörperfunktion des Saphirfensters zum primären Faktor für den Schutz der Epidermis wird.

Die zentrale technische Herausforderung ist die Synchronisation: Kurze Pulse erfordern eine präventive Wärmemanagement vor dem Schuss, während lange Pulse eine hochkapazitive, aktive Wärmeabfuhr während des Schusses erfordern.

Technische Kühlung für unterschiedliche Dauern

Die physikalische Wechselwirkung zwischen der Laserenergie und dem Kühlmedium ändert sich drastisch je nach zeitlicher Länge des Pulses.

Die Herausforderung kurzer Pulse (<30ms)

Wenn ein Puls extrem kurz ist (30 ms oder weniger), wird die Energie schneller abgegeben, als die Wärme durch das Gewebe diffundieren kann. Die Wärme hat keine Zeit, während des Pulses selbst vom Zielbereich zum Saphir-Kühlkörper zu wandern.

Folglich verlagert sich der Designfokus auf die Vorbereitung. Das System muss sich auf eine lang andauernde Vorkühlung verlassen, um die Grundtemperatur der Haut vor dem Abfeuern des Lasers zu senken. Darüber hinaus wird die Optimierung der Anpassung des Brechungsindexes entscheidend, um eine effiziente Lichtkopplung zu gewährleisten und die Oberflächenerwärmung am Eintrittspunkt zu minimieren.

Der Vorteil langer Pulse (>100ms)

Verlängerte Pulsdauern schaffen ein Fenster, in dem die Wärmediffusion gleichzeitig mit der Bestrahlung stattfindet. Während der Laser feuert, beginnt die Wärme von der Haut in das Saphirfenster zu wandern.

In diesem Szenario ist der Echtzeit-Kühlkörpereffekt von größter Bedeutung. Das Kühlsystem muss so konzipiert sein, dass es die Wärme kontinuierlich von der Epidermis abführt, während der Laser aktiv ist. Das Saphirfenster dient als dynamische thermische Brücke und schützt die Haut vor übermäßiger Wärmeansammlung über die längere Expositionszeit.

Biologische Einschränkungen: Thermische Relaxationszeit (TRT)

Kühlstrategien können nicht im luftleeren Raum entwickelt werden; sie müssen den biologischen Prinzipien der thermischen Relaxationszeit (TRT) entsprechen – der Zeit, die ein Ziel benötigt, um 50 % seiner Wärme zu verlieren.

Anpassung des Pulses an die Zielstärke

Die Pulsdauer muss auf die TRT des spezifischen Haarfollikels abgestimmt werden. Dickeres Haar erfordert längere Pulsbreiten (z. B. 30-70 ms), damit die thermische Energie gründlich vom Haarschaft zur gesamten Follikelstruktur geleitet werden kann.

Epidermisschutz für dunklere Hauttypen

Bei Patienten mit dunkleren Hauttönen ist die Anpassung der Pulsbreite ein Sicherheitsmechanismus. Längere Pulsdauern (im Bereich von 3-10 ms oder höher) ermöglichen es dem Melanin in der Epidermis, Wärme durch Wärmeleitung zur Kühlfläche abzuleiten.

Dies verhindert eine Überhitzung der Epidermis und sorgt gleichzeitig dafür, dass genügend Energie im Follikel eingeschlossen bleibt, um dessen Zerstörung zu gewährleisten.

Verständnis der Kompromisse

Die Entwicklung für Flexibilität erfordert ein Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Wirksamkeit. Fehlende Abstimmung dieser Parameter führt zu Geräteausfällen oder Patientenverletzungen.

Die Gefahr lokaler Überhitzung

Eine häufige Designfalle ist die Nichteinhaltung der Energie (Fluenz) mit der richtigen Pulsbreite. Hochenergetische Geräte, die einzelne Pulse verwenden, bergen ein erhebliches Risiko, wenn der Puls für das gewählte Energieniveau zu kurz ist.

Wenn die Energie zu schnell abgegeben wird, als dass das Kühlsystem sie bewältigen könnte, kommt es zu lokaler Überhitzung. Dies kann zu Verbrennungen, vorübergehenden mechanischen Eindrücken auf der Haut oder Schäden an den dermalen Gefäßen führen.

Wirksamkeit vs. Sicherheit

Kurze Pulse erzeugen eine höhere sofortige thermische Wirkung, die für die Beseitigung feiner oder restlicher Haare notwendig ist. Dies erhöht jedoch die Belastung des Vorkühlsystems, um Oberflächenschäden zu vermeiden.

Längere Pulse sind sicherer für die Epidermis und notwendig für dickes Haar, bergen aber das Risiko, zu viel Wärme in angrenzende Gewebe zu diffundieren, wenn das Kühlsystem diese Wärme nicht in Echtzeit aktiv abführt.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Ein optimales Laserdesign erfordert eine Kühlstrategie, die sich an die spezifischen Pulsdauern anpasst, die für Ihre Patientendemografie erforderlich sind.

Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Behandlung von feinem oder restlichem Haar liegt: Priorisieren Sie kurze Pulsdauern für eine hohe thermische Wirkung und stellen Sie sicher, dass Ihr System eine aggressive Vorkühlung und eine überlegene optische Kopplung nutzt.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Sicherheit bei dunkleren Hauttypen liegt: Verwenden Sie längere Pulsdauern, um die Wärmeableitung der Epidermis zu ermöglichen, und stellen Sie sicher, dass Ihr Saphirfenster eine hohe Echtzeitkapazität zur Wärmeableitung *während* der Laseremission hat.

Erfolg liegt in der Synchronisation der Kühlmethode mit der Geschwindigkeit der Energieabgabe, um die Follikelzerstörung zu maximieren und gleichzeitig die Oberflächenwärme zu neutralisieren.

Zusammenfassungstabelle:

Pulsdauer	Thermische Eigenschaft	Primäre Kühlstrategie	Designfokus
Kurz (<30ms)	Schnelle Wärmeentwicklung; keine Zeit für Diffusion	Aggressive Vorkühlung	Anpassung des Brechungsindexes & Grundkühlung
Mittel (30-70ms)	Ausgeglichene Wärmeleitung	Integrierte Kühlung	Abgleich der TRT von dicken Haarfollikeln
Lang (>100ms)	Echtzeit-Wärmediffusion während des Schusses	Aktive Wärmeabfuhr	Saphirfenster als dynamische thermische Brücke

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Referenzen

Kurt G. Klavuhn, David Green. Importance of cutaneous cooling during photothermal epilation: Theoretical and practical considerations. DOI: 10.1002/lsm.10078

Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Belislaser Wissensdatenbank .