Đánh giá ảnh hưởng của công suất laser CO2 đến độ sâu thương tổn và hiệu quả điều trị thẩm mỹ

thức 
Beer- Lambert. 
(2)
Trong đó:
E(z): độ suy giảm cường độ chùm tia tại độ sâu z;
E
0
: cường độ chiếu xạ; 
r: hệ số phản xạ Fresnel;
Fsc: thành phần tán xạ;
z: độ sâu chiếu xạ;
µeff: hệ số hấp thụ toàn phần được tính bằng tổng 
phần hấp thụ và tán xạ của mô tại bước sóng λ. 
 (3)
Trong y tế thì tham số quan trọng để đánh giá hiệu 
ứng sinh học diễn ra trong tương tác laser với mô 
là công suất và mật độ công suất. Công suất và 
mật độ công suất của tia laser lần lượt tính qua 
các công thức:
Công suất: 
P = Et (W) (4)
Trong đó: 
E: nĕng lượng của tia laser;
t: thời gian phát laser.
Mật độ công suất: PD = ( )( ) 2
P W
s cm
 (5)
Với:
P: công suất của laser (W);
s: diện tích chiếu tia (cm2 ).
Các hiệu ứng sinh học liên quan đến mật độ công 
suất và thời gian tác động được minh họa như 
bảng 1 [1].
Bảng 1. Tương quan giữa các hiệu ứng sinh học 
của laser với mật độ công suất với thời gian tác 
động t
Hiệu ứng E (W/cm2) t (s)
Quang sinh hóa 10-4÷100 101÷105
Quang đông 100÷104 100+103
Bay hơi 104 ÷106 10-3÷100
Quang phi tuyến 106÷1012 10-12÷10-6
Hiện tượng quang sinh hóa ứng dụng nhiều trong 
vật lý trị liệu để châm cứu. Quang đông làm khô 
các vết mổ. Bay hơi là ứng dụng trong các loại 
dao phẫu thuật laser. Đây đều là những ứng dụng 
quan trọng hỗ trợ điều trị và trị liệu.
2.3. Lắp đặt và thực nghiệm với laser CO
2
2.3.1. Lắp đặt thiết bị laser CO
2
Thiết bị laser CO2 dùng để nghiên cứu được thiết kế, chế tạo trực tiếp tại Viện Ứng dụng công nghệ 
NACENTECH với công suất phát tối đa lên tới 
45 W, bước sóng hồng ngoại 10600 nm [9]. 
21
CBdP B
dt
ρ= (1)
( ) ( ) ( )sc 0 effE z 1 r F E exp μ z= − −
 eff a sµ µ µ= +
32
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019
Hình 2. Sơ đồ khối chỉnh lưu đảo laser CO
2 
45 W
Đây là loại laser thay đổi mức công suất bằng độ 
rộng xung thông qua IC SG 3525 [8].
Thiết bị có ba chế độ phát có thể cài đặt được trên 
bảng điều khiển là chế độ liên tục, chế độ xung và 
chế độ lặp lại. Độ tĕng công suất nhỏ nhất là 0,5 W 
[9]. Khối cao thế sử dụng biến áp và chỉnh bội áp 
có hệ số khuyếch đại khoảng 80 lần. Nhờ đó, điện 
áp kích cho ống phát laser lên tới cỡ kV. 
Hình 3. Gắn khối điều khiển, led, LCD 
Do laser CO
2
 có bước sóng 10,4 µm không nhìn 
thấy nên để đảm bảo điều trị hiệu quả trong thiết 
kế có thêm hệ thống dẫn đường sử dụng laser 
diode màu đỏ. Hệ laser dẫn đường được điều 
kiển qua hai chân P0,2 và 2,4 của Vi điều khiển 
AT89C52. Đầu tiên là 01 mạch khuyếch đại không 
đảo thông qua IC LM 358, qua mạch này hệ số 
khuyếch đại của mạch là:
K = 1 + R2 
R1
 = 5,7 (6)
Biến trở trong mạch dẫn đường có chức nĕng điều 
chỉnh dòng phát của laser diode. Khi cường độ 
dòng điện nhỏ hơn thì laser tối hơn so với khi dòng 
điện có giá trị cao hơn.
Tiếp theo sẽ đi qua mạch nguồn dòng, mạch này 
có chức nĕng tạo điều kiện sẵn sàng cho diode 
hoạt động. Giắc cắm J6 chính là giắc cắm nối ra 
laser diode dẫn đường. Mạch này dùng tụ 22 Ω để 
xả, khi này dòng điện của qua laser diode sẽ là:
I = U
R
 (7)
Với:
U : điện áp cung cấp cho mạch laser diode;
R = 22 Ω tụ xả. 
Sau khi lắp đặt và nối dây, ta được hình ảnh các 
khối của thiết bị như sau:
 Hình 4. Hoàn thành lắp đặt thiết bị laser CO
2
 45W
Bước cuối cùng là lắp hệ thống dẫn laser tại đầu 
ra bao gồm bộ hợp chùm tia, giá đỡ trục khuỷu, 
trục khủy và tiến hành hiệu chỉnh lối ra bằng cách 
thay đổi các vị trí cơ khí của ống tia. 
Hình 5. Tia dẫn đường trùng với tia phát laser CO
2 chiếu thực tế trên tay
Tiến hành phát tia và kiểm tra thử, nếu phát được 
ở tất cả các mức công suất mà đèn không báo 
lỗi, vị trí tia dẫn đường trùng với tia laser thì hoàn 
thành. Trong thực tế bước nhóm nghiên cứu đã 
phải chỉnh và sửa rất nhiều lần cả ở vị trí cơ khí và 
chỉnh các biến trở ở mạch công suất mới đạt được 
các yêu cầu trên.
2.3.2. Thực nghiệm
a. Chuẩn bị mẫu
Mẫu chiếu là các mẫu thịt lợn được chuẩn bị sẵn 
và đặt trên lam kính. Đặt lam kính thí nghiệm có 
chứa mẫu vật vào ví trí bắn laser, sau đó bật tia 
dẫn đường trước khi phát. Trong khi bắn, cần 
giữ cố định tay cầm để tránh trường hợp lệch tia 
chiếu, ảnh hưởng trực tiếp tới kết quả nghiên cứu. 
b. Thực nghiệm trên mẫu 
Laser được phát ở chế độ liên tục, công suất phát 
cố định 15 W, thời gian chiếu 2 (s). Thay đổi mật 
độ công suất bằng cách thay đổi kích thước các 
33
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019
spotsize (kích thước điểm) tại đầu ra laser. Laser 
CO2 trên bắn trực tiếp lên mẫu với từng mật độ công suất giảm dần như trong bảng 2 ta thu được 
hình ảnh trên mẫu vật như minh họa trên hình 6.
Hình 6. Mẫu vật sau khi bắn laser CO
2
Mẫu vật sau khi bắn tia lần lượt được đo trên kính 
hiển vi sinh học và so sánh kết quả nhận được 
trong mục 3. 
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
a. Khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của độ rộng 
xung đến hiệu quả điều trị trên mô 
Đặt công suất cố định là 15 W, sau đó ta thay đổi 
các thông số của độ rộng xung từ 100÷500 ms, 
thời gian tác động vào mô cố định ở 2 s. Đo hình 
dạng và độ sâu thương tổn trên da trên kính hiển 
vi sinh học. Kết quả đo được thể hiện trong bảng 
2 và ảnh hưởng mô được minh họa trên hình 7.
Bảng 2. Ảnh hưởng độ rộng xung đến hiệu quả 
điều trị thẩm mỹ
Độ rộng xung ms Độ sâu tác động mm
100 0,86
200 1,375
300 1,65
400 2,25
500 2,41
Hình 7. Hình ảnh đo được trên kính hiển vi tương 
ứng với độ sâu tĕng dần trong bảng 2
Như vậy, cùng một mức công suất là 15 W, khi 
thay đổi độ rộng xung khác nhau thì độ sâu tác 
động lên mô cũng khác nhau. Bản chất của việc 
thay đổi độ rộng xung là thay đổi thời gian tương 
tác với tia laser. Do đó, độ sâu tác động vào mô 
cũng sẽ tĕng dần theo chiều tĕng của mật độ công 
suất. Khi đặt độ rộng xung là 100 ms thì độ sâu 
tác động vào mô là 0,86 mm và tĕng dần tới khi 
độ rộng xung cao nhất là 500 ms thì độ sâu tác 
động vào mô là 2,41 mm. Cũng từ hình ảnh trên 
kính hiển vi cho thấy với độ rộng xung nhỏ thì ảnh 
hưởng nhiệt lên da là nhỏ và độ rộng xung lớn thì 
ảnh hưởng nhiệt lên da cũng rất lớn cả về phần 
bốc bay, than hóa và thiệt hại nhiệt.
b. Khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của chế độ 
xung và chế độ liên tục
Chế độ xung và chế độ liên tục ở cùng công suất 
15 W xét về hiệu quả điều trị thẩm mỹ thì chế độ 
xung tổn thương đến mô ít hơn, phần than hóa ít 
hơn do đó hiệu quả điều trị tốt hơn. Vùng than hóa 
và hoại tử của CO2 lần lượt ở chế độ liên tục 15 W và chế độ xung 15 W với độ rộng xung là 100 ms 
lần lượt là 1,146 mm và 0,868 mm. Đo trên kính 
hiển vi sinh học ta cũng có thể thấy vùng hoại tử 
và cận hoại tử của chế độ liên tục cũng lớn hơn 
nhiều so với chế độ xung. 
Hình 8. Kích thước điểm và ảnh hưởng tới mô 
ở 2 chế độ liên tục và xung khi đo laser với 
công suất 15 W
Nếu xét hiệu quả điều trị thẩm mỹ trong cắt đốt 
như tẩy nốt ruồi, phẫu thuật thẩm mỹ, xóa sẹo thì 
độ rộng xung ở mức hàng trĕm miligiây (ms), như 
với thiết bị này thì chấp nhận được nhưng với ứng 
dụng như trị mụn hay xóa vết nhĕn, sẹo rỗ thì cần 
đòi hỏi mức ảnh hưởng nhiệt phải thấp hơn rất 
nhiều để đảm bảo sau điều trị bệnh nhân không 
bị ban đỏ hay tổn thương nhiệt kéo dài, thậm chí 
gây ảnh hưởng nặng nề hơn trước khi điều trị. 
Ảnh hưởng này là do thời gian phục hồi nhiệt của 
mô vào cỡ 0,5÷1 ms ở kích thước 0,2÷0,5 mm tổ 
chức mô bị tác động. Thời gian phục hồi nhiệt là 
thời gian mà mô giảm nhiệt độ xuống bằng 1/2 so 
với nhiệt độ đỉnh sau khi chiếu laser [10].
c. Khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của mật độ 
công suất của laser
Mật độ công suất thay đổi khi thay đổi kích thước 
điểm được đo và thống kê như trong bảng 3.
(a)
(d)(c)
(b)
(e)
34
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019
Bảng 3. Bảng mật độ công suất của laser CO
2 
theo sự thay đổi của kích thước điểm 
Công suất 
(W)
Kích thước 
điểm (mm)
Mật độ công 
suất (W/cm2 )
15 0,95 157,89
15 1,137 131,93
15 1,625 92,31
15 1,825 82,189
15 1,912 78,45
Trong laser CO
2
, diện tích chiếu tia chính là 
spotsize (kích thước điểm) của thiết bị. Kích thước 
này phụ thuộc vào gương hội tụ. Kích thước điểm 
của thiết bị được lắp ghép trong Viện Nghiên cứu 
ứng dụng có dạng hình tròn nên diện tích là r2 
(đường kính khoảng gần 1 mm). Do đó, nếu giữ 
nguyên thời gian chiếu tia thì mật độ công suất 
càng lớn, độ sâu thâm nhập vào mô càng lớn.
Bảng 4. Kết quả đo ảnh hưởng của mật độ công 
suất tới độ sâu tác động lên mô
Mật độ công suất 
(W/cm2)
Độ sâu ảnh hưởng 
nhiệt (mm)
157,89 1,612
131,93 1,525
92,31 0,6
82,189 0,381
78,45 0,087
Kết quả đo phía trên tính từ lớp biểu bì cho điểm 
sâu nhất của tổn thương nhiệt. Vùng tính tổn 
thương nhiệt là vùng tối hơn so với vùng xung 
quanh do ảnh hưởng của laser CO2 tạo nên vùng than hóa và vùng bốc bay tổ chức mô. 
Hình 9. Ảnh hưởng của mật độ công suất đến độ sâu tác 
động vào mô tương ứng 
(a) Công suất 157,89 W/cm2 (b) 131,93 W/cm2 ; 
(c) 92,31 W/cm2; (d) 82,189 W/cm2; (e) 78,45 W/cm2
Ta có thể thấy, khi mật độ công suất lớn (ứng với 
trường hợp (a) - 157,89 W/cm2) độ sâu tổn thương 
nhiệt là lớn nhất lên đến 1,612 mm và giảm dần 
khi mật độ công suất giảm. Tuy nhiên, hình ảnh 
kích thước điểm thu được tương ứng với các mật 
độ công suất trên lan rộng dần như minh họa trong 
hình 10.
Hình 10. Hình ảnh kích thước điểm ứng với mật độ 
công suất của laser CO
2 
(a) Công suất 157,89 W/cm2; (b) 131,93 W/cm2; 
(c) 92,31 W/cm2; (d) 82,189 W/cm2;(e) 78,45 W/cm2
Từ các kết quả trên ta có thể thấy khi kích thước 
điểm tĕng dần sẽ dẫn đến thay đổi mật độ công 
suất làm thay đổi độ sâu tác động đến mô. 
Trong trường hợp (a) của hình 9 và 10, kích 
thước điểm nhỏ, mật độ công suất lớn phù hợp 
cho các ứng dụng cắt bay tổ chức mô hay phẫu 
thuật mà không gây thiệt hại nhiệt nhiều cho các 
vùng xung quanh. 
Như vậy, nếu muốn tĕng kích thước điểm để phù 
hợp với vùng mô cần cắt bỏ, ta phải bù lại sự mất 
mát nĕng lượng do tĕng bề rộng chiếu xạ bằng 
cách tĕng công suất để đảm bảo mật độ công 
suất đủ để điều trị. Ngược lại, nếu tĕng kích thước 
điểm mà không tĕng công suất để bù lại sẽ dẫn 
đến trường hợp không đủ nĕng lượng cắt bay tổ 
chức mà bị tích tụ nhiệt, lan rộng ra các vùng xung 
quanh gây ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. 
Thực tế với các mẫu thử khác cũng cho ra kết 
quả tương tự với mẫu thử đã thực hiện. Điều này 
khẳng định mật độ công suất là yếu tố tiên quyết 
ảnh hưởng đến độ sâu tác động vào mô.
35
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019
4. KẾT LUẬN
Trong điều trị thẩm mỹ, ngoài độ rộng xung, chế 
độ xung hay liên tục thì kích thước điểm và mật 
độ công suất cũng là những yếu tố quan trọng cần 
được quan tâm hàng đầu vì nó quyết định đến 
hiệu quả điều trị thẩm mỹ trên da. Chế độ laser liên 
quan đến ảnh hưởng nhiệt lên da trong khi công 
suất và kích thước điểm quá to hoặc quá nhỏ đều 
gây ra các tình trạng bất lợi với mô. Kích thước 
điểm quá nhỏ gây hiện tượng tụ máu, ban đỏ kéo 
dài Ngược lại, kích thước điểm quá lớn thì vùng 
điều trị sẽ lâu phục hồi và khó chịu cho bệnh nhân. 
Do đó, cần phải phụ thuộc vào tình trạng cụ thể 
của bệnh nhân để sử dụng các công suất và kích 
thước điểm sao cho phù hợp nhất để điều trị. Dựa 
vào những nghiên cứu thực nghiệm trên đây có 
thể tham khảo khi tiến hành điều trị giúp lựa chọn 
mật độ công suất phù hợp nhất tương ứng với độ 
sâu, kích thước của mô cần loại bỏ để giảm tối 
thiểu tổn thương nhiệt cho bệnh nhân mà vẫn đảm 
bảo hiệu quả điều trị tốt. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dumitras C Dan (2012), CO
2
 laser - optimisation 
and application, Croatia.
[2] Nguyễn Thành Tuấn (2018), Kết quả bước đầu 
ứng dụng laser CO
2
 trong điều trị K thanh quản 
tầng thanh môn giai đoạn sớm tại bệnh viện tai 
mũi họng TP. Hồ Chí Minh, Hội nghị khoa học 
lần thứ 35 (3/2018).
[3] Rachel Seidel BA, Ronald Moy MD FAAD 
(9/2015), Effect of Carbon Dioxide Facial 
Therapy on Skin Oxygenation, Journal of Drugs 
in Dermatology, Volume 14, Issue 9.
[4] Vũ Công Lập, Laser y học và ngoại khoa, TP. 
Hồ Chí Minh, Trung tâm Vật lý y sinh học.
[5] Georgia Lee SK, Carbon Dioxide Assisted 
Subcision in the Treatment of Adherent 
Localized Scars, Journal of Surgery, Vol. 6, No. 
3, 2018, pp. 78-81.
[6] Tokuya Omi, Kayoko Numano, The Role of 
the CO
2 
Laser and Fractional CO
2
 Laser in 
Dermatology, Laser Therapy 23.1: 49-60.
[7] Lê Thị Kim Dung (2007), Nghiên cứu công nghệ 
thiết kế và lắp ráp một số thiết bị laser dùng 
trong các bệnh viện TP Hà Nội.
[8] Datasheet SG3525, Datasheet SG3525.
[9] Nguyễn Thị Vân Anh (2015), Laser CO
2 
- cơ sở 
lý thuyết và ứng dụng trong thẩm mỹ, Trung tâm 
Công nghệ NACELAS, Hà Nội.
[10] Cesare Brandi, Luca Grimaldi, The Role of 
Carbon Dioxide Therapy in the Treatment of 
Chronic Wounds, in vivo 24: 223-226 (2010).
THÔNG TIN TÁC GIẢ
 Đỗ Vĕn Đỉnh
- Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, 
nghiên cứu):
+ Nĕm 1998: Tốt nghiệp chuyên ngành Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
+ Nĕm 2005: Tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ngành Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa 
Hà Nội
+ Nĕm 2018: Tốt nghiệp Tiến sĩ chuyên ngành Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại 
học Bách khoa Hà Nội
- Công việc hiện tại: Giảng viên, cán bộ phòng Khoa học công nghệ và hợp tác quốc tế, 
Trường Đại học Sao Đỏ
 - Các nghiên cứu chính là ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong các giải pháp đo lường, điều 
khiển và tự động hóa, các thiết bị đo thông minh
- Email: dodinh75@gmail.com
- Điện thoại: 0982586160
36
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019
 Hoàng Vĕn Cường
- Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, 
nghiên cứu):
+ Nĕm 2019: Tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Điện tử Y Sinh, Học viện Kỹ thuật 
quân sự
- Email: hoangvancuong96@gmail.com
 Đặng Thúy Hằng
- Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, 
nghiên cứu):
+ Nĕm 2004: Tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Điện tử Y Sinh, Trường Đại học Bách 
khoa Hà Nội 
+ Nĕm 2007: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Tự động hóa, Học viện Kỹ thuật quân sự
+ Nĕm 2015: Nhận bằng Tiến sĩ ngành Tự động hóa, Học viện Kỹ thuật quân sự
- Tóm tắt công việc hiện tại: Giảng viên tại Khoa Kỹ thuật Điều khiển, Học viện Kỹ thuật 
quân sự
- Lĩnh vực quan tâm: Thiết bị y tế, nhận dạng tín hiệu và y học hạt nhân
- Email: hangdtys@gmail.com
 Lê Thu Hương
- Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, 
nghiên cứu):
+ Nĕm 2019: Tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Điện tử Y Sinh, Học viện Kỹ thuật 
quân sự
- Email: huonglemedical@gmail.com
- Điện thoại: 0963314210