از نظر فیزیک لیزر، عملکرد Q-Switch بر اساس افزایش لحظه‌ای در بهره و کاهش تلفات کوچککاهش سریع است. در این حالت، حفره لیزر در شرایط "low-Q" نگه داشته می شود که از شروع لیزر جلوگیری می کند. با انتقال ناگهانی به "Q-high"، انرژی ذخیره شده فورا تخلیه می شود. این تغییر ناگهانی در Q منجر به تشکیل پالس هایی با پیک قدرت بالا اما زمان کوتاه می شود که برای تخریب فتومکانیکی بافت ها ایده آل است. در واقع، تعامل این لیزر با بافت بیشتر بر اساس اثر فوتوآکوستیک است تا گرمایش، و این دلیل اصلی انتخاب آن برای درمان‌های هدف‌گیری رنگدانه است.

تکنولوژی و اجزای اصلی سیستم Q-Switch به فناوری Q-Switch اجازه می‌دهد

در سیستم Q-S، فناوری قلب، بخش Q-S است. حفره لیزر به صورت کنترل شده تغییر کند. این قسمت ممکن است الکترواپتیکی، اکوستواپتیکال یا مکانیکی باشد. در نوع الکترواپتیکی معمولاً از کریستال های Pockel یا Kerr استفاده می شود که با اعمال ولتاژ خاصیت نوری خود را تغییر داده و نور را عبور داده یا منعکس می کنند. این سیستم ها بسیار سریع هستند و می توانند پالس های نانوثانیه ای دقیقی تولید کنند. در نوع آکوستو-اپتیک از تعدیل کننده های AO استفاده می شود که با ایجاد امواج صوتی در کریستال انکسار نور را تغییر می دهد و امکان ذخیره انرژی در حفره لیزر را فراهم می کند.

نکته مهم این است که فناوری Q-Switch مستقل از نوع محیط فعال لیزر است و می تواند بر روی Nd:YAG یا حتی بای، الکساندریت استفاده شود. اکثر دستگاه های پاک کننده تاتو از Nd:YAG Q-Switch با طول موج های 1064 نانومتر و 532 نانومتر استفاده می کنند که به ترتیب برای رنگ های تیره و روشن موثر هستند. وجود حفره مقاوم، کریستال های باکیفیت و سیستم پمپاژ با انرژی بالا در ایجاد پالس های بسیار قوی نقش اساسی دارد. به طور معمول، انرژی هر پالس از 100 تا 1500 میلی‌ژول متغیر است، و فرکانس تکرار در محدوده 1 تا 10 هرتز است.

چرا پالس‌های سوئیچ Q اینقدر مؤثر هستند؟ بنابراین اوج قدرت آنها چندین برابر لیزرهای معمولی است. زمان بسیار کوتاه پالس به این معنی است که انرژی فرصت تبدیل به گرما و انتشار به بافت اطراف را ندارد. به همین دلیل اثر اصلی این پالس هافتومکانیکیاست. یعنی با موج ضربه ای ذرات رنگدانه را خرد می کند نه با حرارت. این ویژگی باعث می‌شود که درمان با این لیزرها نسبتاً ایمن باشد و فقط ساختارهای هدف از بین بروند.

در زمینه زیبایی و پزشکی، این ویژگی به پزشکان اجازه می‌دهد تا خالکوبی‌های تیره، لکه‌های مقاوم و حتی لکه‌های رنگدانه را تا حد زیادی بدون ایجاد آسیب حرارتی پاک کنند. علاوه بر این، استفاده از پالس‌های پرانرژی اما کوتاه مدت، احتمال سوختگی اپیدرمی را کاهش می‌دهد و نیاز به دوره نقاهت را کاهش می‌دهد.

انواع سوئیچ Q از نظر ساختار و عملکرد

سیستم‌های سوئیچ کیو به طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند: الکترواپتیکال، اکوسوییچ. کلیدهای نشانه مکانیکی قدیمی تر بودند و از قطعاتی مانند دیافراگم های متحرک یا آینه های چرخان استفاده می کردند، اما امروزه استفاده از آنها محدود است. سیستم‌های آکوستوپتیک از یک کریستال شفاف استفاده می‌کنند که ضریب شکست آن را با اعمال امواج صوتی تغییر می‌دهد و با ایجاد پراکندگی نوری، خروجی لیزر را کنترل می‌کند. این انواع پایدارتر و سریعتر از نوع مکانیکی هستند.

اما پیشرفته‌ترین نوع سوئیچ‌های الکترواپتیکال هستند که بر اساس جلوه‌های Pockels یا Kerr کار می‌کنند. در این فناوری، ضریب Q سیستم با تغییر لحظه ای قطبش نور در داخل حفره لیزر کنترل می شود. این روش امکان تولید پالس‌هایی با قدرت پیک بسیار بالا و قابلیت تکرار بالا را فراهم می‌کند و استاندارد طلایی دستگاه‌های پزشکی و صنعتی محسوب می‌شود.

کاربردهای بالینی Q-Switch

در زمینه درمان‌های پوست، Q-Switch به دلیل خواص مکانیکی آن یکی از ابزارهای اصلی حذف رنگدانه‌های فوتوکانیکال به شمار می‌رود. انرژی متمرکز لیزر باعث تجزیه انتخابی رنگدانه های خالکوبی، ملانین های غیر طبیعی و ضایعات رنگدانه می شود. سپس این ذرات خرد شده توسط ماکروفاژها و سیستم لنفاوی حذف می شوند. این مکانیسم بیولوژیکی باعث می شود که نتیجه درمان در چند هفته بعد از هر جلسه قابل مشاهده باشد.

این فناوری علاوه بر پاک کردن خالکوبی در درمان هایی مانندکاکوماک، لکه های عمیق، خال های اپیدرمی، درمان ملاسما (به صورت کنترل شده)ولیزر کربن (پوست کربن) نیز استفاده می شود. 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