كیوسوئیچ یک مکانیزم التحكم نوري (تبديل الجودة) في سامانهاليزر هو الهدف منه آخر الطاقة في الليزر والليزر. إن التعامل معها في قالب من الصحة للغاية وإجراءات كثيرة هو. عادةً، يطلق الليزر الطاقة بشكل مستمر أو في نبضات منتظمة، ولكن في تقنية Q-Switch، يتم حظر المسار البصري أو "عامل Q" لتجويف الليزر أو تخفيفه لفترة قصيرة لتجميع الطاقة في الوسط النشط. عند إزالة تقييد المسار، يتم إطلاق الطاقة المخزنة بالكامل بالنانو ثانية إلى البيكو ثانية، وهذه الميزة تميز ليزر Kioswitch عن جميع تقنيات الليزر الأخرى. هذه النبضات القوية للغاية قادرة على سحق الهياكل الصبغية والوشم بالحبر وجزيئات الميلانين بأبعاد ميكرونية دون التسبب في زيادة حرارية كبيرة في الأنسجة المحيطة.

فيما يتعلق بفيزياء الليزر، تعتمد وظيفة Q-Switch على زيادة لحظية في الكسب وتقليل الفقد البصري لتجويف الليزر. في هذه الحالة، يتم الاحتفاظ بتجويف الليزر في حالة "منخفضة Q"، مما يمنع بدء الليزر. ومع الانتقال المفاجئ إلى "Q-high"، يتم تفريغ الطاقة المخزنة على الفور. يؤدي هذا التغيير المفاجئ في Q إلى تكوين نبضات ذات طاقة ذروة عالية ولكن لفترة قصيرة، وهي مثالية للتدمير الميكانيكي الضوئي للأنسجة. في الواقع، يعتمد تفاعل هذا الليزر مع الأنسجة على التأثير الصوتي أكثر من التسخين، وهذا هو السبب الرئيسي لاختياره لعلاجات استهداف الصبغة.

التكنولوجيا والمكونات الرئيسية لنظام Q-Switch

في تقنية Q-Switch، قلب النظام هو الجزء الذي يسمح لعامل Q في تجويف الليزر بالتغيير بطريقة يمكن التحكم فيها. قد يكون هذا الجزء كهروضوئيًا، أو صوتيًا أو ميكانيكيًا. في النوع الكهروضوئي، تُستخدم عادةً بلورات Pockels أو Kerr، والتي تغير خصائصها البصرية عن طريق تطبيق الجهد الكهربي ونقل الضوء أو عكسه. هذه الأنظمة سريعة جدًا ويمكنها إنتاج نبضات دقيقة من النانو ثانية. في النوع الصوتي البصري، يتم استخدام مُعدِّلات AO، التي تغير انكسار الضوء عن طريق إنشاء موجات صوتية في البلورة وتسمح بتخزين الطاقة في تجويف الليزر.

النقطة المهمة هي أن تقنية Q-Switch مستقلة عن نوع وسط الليزر النشط ويمكن استخدامها على Nd:YAG أو Alexandrite أو حتى روبي. تستخدم معظم آلات إزالة الوشم Nd:YAG Q-Switch بأطوال موجية تبلغ 1064 نانومتر و532 نانومتر، وهي فعالة للألوان الداكنة والفاتحة على التوالي. يلعب وجود تجويف مقاوم وبلورات عالية الجودة ونظام ضخ عالي الطاقة دورًا رئيسيًا في إنشاء نبضات قوية جدًا. عادةً، تتراوح طاقة كل نبضة من 100 إلى 1500 مللي جول، ويكون تردد التكرار في نطاق 1–10 هرتز.

لماذا تعد نبضات Q-switch فعالة جدًا؟

تستطيع نبضات Q-Switch القصيرة جدًا إطلاق قدر كبير من الطاقة في وقت قصير جدًا، لذا فإن قوتها القصوى تساوي عدة نبضات تقليدية الليزر. يعني زمن النبض القصير جدًا أن الطاقة لا تتاح لها الفرصة للتحول إلى حرارة والانتشار إلى الأنسجة المحيطة. لهذا السبب، فإن التأثير الرئيسي لهذه النبضات هو الميكانيكية الضوئية؛ أي أنه يسحق جزيئات الصباغ بموجة الصدمة وليس بالحرارة. هذه الميزة تجعل العلاج بهذه الليزر آمناً نسبياً ولا يتم تدمير سوى الهياكل المستهدفة.

في مجال التجميل والطب، تتيح هذه الميزة للأطباء إزالة الوشم الداكن والبقع المقاومة وحتى البقع التصبغية إلى حد كبير دون التسبب في أضرار حرارية. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام نبضات عالية الطاقة ولكن قصيرة المدة يقلل من احتمالية حدوث حروق جلدية ويقلل الحاجة إلى فترة تعافي.

أنواع Q-Switch من حيث الهيكل والوظيفة

تنقسم أنظمة Q-Switch بشكل عام إلى ثلاث فئات: ميكانيكية، صوتية بصرية، وكهربائية بصرية. كانت المفاتيح الميكانيكية قديمة وتستخدم مكونات مثل الأغشية المتحركة أو المرايا الدوارة، لكن استخدامها محدود اليوم. تستخدم الأنظمة الصوتية بلورة شفافة تغير معامل انكسارها من خلال تطبيق موجات صوتية وتتحكم في إخراج الليزر عن طريق إنشاء تشتت بصري. وهذه الأنواع أكثر استقرارًا وأسرع من النوع الميكانيكي.

ولكن النوع الأكثر تقدمًا هي المفاتيح الكهربائية الضوئية التي تعمل على أساس تأثيرات بوكلز أو كير. في هذه التقنية، يتم التحكم في عامل Q للنظام عن طريق تغيير لحظي لاستقطاب الضوء داخل تجويف الليزر. تسمح هذه الطريقة بإنتاج نبضات ذات طاقة ذروة عالية للغاية وإمكانية تكرار نتائج عالية، وتعتبر المعيار الذهبي للأجهزة الطبية والصناعية.

التطبيقات السريرية لـ Q-Switch

في مجال علاجات الجلد، يعتبر Q-Switch أحد الأدوات الرئيسية لإزالة التصبغات بسبب خصائصه الميكانيكية الضوئية. تتسبب طاقة الليزر المركزة في الانهيار الانتقائي لأصباغ الوشم والميلانين غير الطبيعي ونفايات الصباغ. تتم بعد ذلك إزالة هذه الجزيئات المسحوقة بواسطة البلاعم والجهاز اللمفاوي. هذه الآلية البيولوجية تجعل نتيجة العلاج مرئية في غضون أسابيع قليلة بعد كل جلسة.

بالإضافة إلى إزالة الوشم، تُستخدم هذه التقنية أيضًا في علاجات مثل كاكوماك، والبقع العميقة، والشامات الجلدية، وعلاج الكلف (بطريقة خاضعة للرقابة) والليزر الكربوني (التقشير الكربوني). در روش لیزر کربنی، یک لایه نانوکربن روی پوست اعمال می‌شود و سپس با پالس‌های Q-Switch، هم ذرات کربنی و هم لایه سطحی پوست به‌طور انتخابی تبخیر یا شکسته می‌شوند و نتیجه آن روشن‌تر شدن پوست، جمع‌شدن منافذ و بهبود بافت پوست است.

ویژگی‌ها و مزایای فناوری کیوسوئیچ

• توان قله‌ای بسیار بالا با تخلیه انرژی در نانوثانیه
• ایجاد اثر فوتواکوستیک به‌جای اثر حرارتی
• مناسب برای انواع ضایعات رنگدانه‌ای
• توانایی هدف‌گیری انتخابی بدون تخریب بافت اطراف