高精度焦点レンズは、フラクショナルレーザーシステムにおけるエネルギー配信の決定的な制御メカニズムとして機能します。フッ化カルシウム（CaF2）のような特殊な素材を使用することで、これらの光学部品は、レーザーエネルギーがガラスに吸収されるのではなく、中赤外線スペクトルで効率的に伝送されることを保証します。これにより、ビームを微視的な寸法、具体的には113マイクロメートルという小さなスポットサイズにまで集光し、組織の気化に必要な極端なパワー密度を実現できます。
この文脈におけるCaF2レンズの主な機能は、生のレーザーパワーを外科的に精密なツールに変換することです。エネルギーを微小なスポットサイズに集中させることで、これらのレンズはエネルギー密度をアブレーションに必要な閾値以上に高め、治療チャネルの品質と幾何学的形状を直接決定します。
材料選択とエネルギー伝送
中赤外線透過率の役割
標準的な光学ガラスは、中赤外線スペクトルでエネルギーを吸収することが多く、これが熱レンズ効果やエネルギー損失を引き起こします。フッ化カルシウム（CaF2）は、この波長範囲での優れた透過率のために特別に使用されています。
エネルギー配信の最大化
CaF2はビームを妨げないため、レーザー光源は光学損失を克服するため過剰なパワーを必要とせずに効率的に動作できます。これにより、患者に意図されたエネルギーが実際に組織表面に到達することが保証されます。
重要なエネルギー密度の達成
スポットサイズの重要性
光学設計の主な目標は、焦点スポットサイズを最小化し、113マイクロメートルという小さな直径を達成することです。スポットサイズが小さいほど、ターゲット領域のエネルギー密度（フルエンス）は指数関数的に増加します。
アブレーションプロセスの開始
高いエネルギー集中は、フラクショナルアブレーションの「コア要件」です。レンズは、組織を加熱するだけでなく、瞬時に気化させるために、ビームを十分にタイトに集光する必要があります。この正確な組織除去の開始は、高品質の焦点光学系なしには不可能です。
治療幾何形状の決定
アブレーションチャネルの定義
レンズは光を集光するだけでなく、処置の物理的な結果を形成します。光学的な精度が、アブレーションチャネル（マイクロ熱ゾーン）の正確な幾何学的特性を決定します。
臨床精度の確保
「治療全体の精度」は、レンズが走査領域全体で一貫したスポットサイズを維持できるかにかかっています。光学系が113マイクロメートルの仕様を維持できない場合、チャネルは不規則になり、臨床結果に影響を与える可能性があります。
トレードオフの理解
精度と安定性の依存関係
このような小さな焦点（113マイクロメートル）に依存することは、重大な制約をもたらします。それは被写界深度の感度です。エネルギーが非常にタイトに集中しているため、レンズと皮膚の間の距離のわずかなずれでも、スポットサイズが劇的に変化する可能性があります。
光学劣化の結果
レンズ材料が損なわれたり、焦点がずれたりすると、エネルギー密度は急速に低下します。これにより、レーザーと組織の相互作用が、意図した幾何学的チャネルを形成せずに、クリーンアブレーション（気化）からバルク加熱（凝固）へと意図せずシフトする可能性があります。
設計に最適な選択をする
フラクショナルレーザーシステム用の光学部品を評価する際は、特定の波長要件に適合する材料特性を優先してください。
- クリーンな組織気化を最優先する場合：エネルギー密度がアブレーション閾値を超えることを保証するために、113マイクロメートルに近いスポットサイズを保証するCaF2光学系を優先してください。
- ソース効率の最大化を最優先する場合：光学経路内でのエネルギー損失と熱歪みを防ぐために、最も高い中赤外線透過率を持つレンズを選択してください。
真の光学精度は、生のレーザーエネルギーを制御された臨床的に効果的なツールに変えます。
概要表：
| 特徴 | 臨床的意義 | レーザー性能への影響 |
|---|---|---|
| CaF2材料 | 高い中赤外線透過率 | 熱レンズ効果とエネルギー損失を防ぐ |
| 113μmスポットサイズ | 極端なエネルギー密度 | 瞬時の組織気化（アブレーション）を保証する |
| 光学精度 | 均一な幾何学的チャネル | 治療領域全体で一貫した臨床結果 |
| 集光配信 | バルク加熱の最小化 | 組織への意図しない熱損傷を軽減する |
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参考文献
- Linh Ha‐Wissel, Reginald Birngruber. First Assessment of a Carbon Monoxide Laser and a Thulium Fiber Laser for Fractional Ablation of Skin. DOI: 10.1002/lsm.23215
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Belislaser ナレッジベース .
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