Biofizyka laserów do odnawiania powierzchni twarzy

Koncepcja selektywnej fototermolizy pozwala chirurgowi wybrać długość fali lasera, która jest maksymalnie absorbowana przez składnik tkanki docelowej - chromofor tkankowy. Głównym chromoforem dla laserów dwutlenku węgla i erb:YAG jest woda. Możliwe jest wykreślenie krzywej odzwierciedlającej absorpcję energii lasera przez wodę lub inne chromofory o różnych długościach fal. Należy pamiętać o innych chromoforach, które mogą absorbować falę o tej długości. Na przykład przy długości fali 532 nm energia lasera jest absorbowana przez oksyhemoglobinę i melaninę. Wybierając laser, należy wziąć pod uwagę możliwość konkurencyjnej absorpcji. Dodatkowy efekt konkurencyjnego chromoforu może być pożądany lub niepożądany.

W nowoczesnych laserach stosowanych do usuwania włosów docelowym chromoforem jest melanina. Fale te mogą być również absorbowane przez hemoglobinę, która jest konkurencyjnym chromoforem. Absorpcja przez hemoglobinę może również prowadzić do uszkodzenia naczyń krwionośnych zaopatrujących mieszki włosowe, co jest niepożądane.

Naskórek składa się w 90% z wody. Dlatego woda pełni rolę głównego chromoforu dla nowoczesnych laserów do resurfacingu skóry. Podczas resurfacingu laserowego woda wewnątrzkomórkowa pochłania energię lasera, natychmiast wrze i odparowuje. Ilość energii, którą laser przekazuje do tkanki i czas trwania tego transferu, określają objętość odparowanej tkanki. Podczas resurfacingu skóry konieczne jest odparowanie głównego chromoforu (wody), przy jednoczesnym przekazaniu minimalnej ilości energii do otaczającego kolagenu i innych struktur. Kolagen typu I jest niezwykle wrażliwy na temperaturę, denaturując w temperaturze +60... +70 °C. Nadmierne uszkodzenia termiczne kolagenu mogą prowadzić do niechcianych blizn.

Gęstość energii lasera to ilość energii (w dżulach) przyłożona do powierzchni tkanki (w cm2). Dlatego gęstość energii jest wyrażana w J/cm2. W przypadku laserów dwutlenku węgla, krytyczna energia do pokonania bariery ablacji tkanki wynosi 0,04 J/cm2. Do resurfacingu skóry, zazwyczaj używa się laserów o energii 250 mJ na impuls i rozmiarze plamki 3 mm. Tkanki stygną pomiędzy impulsami. Czas relaksacji termicznej to czas potrzebny do całkowitego schłodzenia tkanki pomiędzy impulsami. Resurfacing laserowy wykorzystuje bardzo wysokie energie do niemal natychmiastowego odparowania tkanki docelowej. Dzięki temu impuls jest bardzo krótki (1000 μs). W rezultacie, niepożądane przewodzenie ciepła do sąsiednich tkanek jest minimalizowane. Moc właściwa, zwykle mierzona w watach (W), uwzględnia zintegrowaną gęstość energii, czas trwania impulsu i powierzchnię leczonego obszaru. Częstym błędnym przekonaniem jest to, że niższa gęstość energii i gęstość mocy zmniejszają ryzyko powstawania blizn, gdy w rzeczywistości niższa energia powoduje wolniejsze gotowanie wody, powodując większe uszkodzenia termiczne.

Badanie histologiczne biopsji pobranych bezpośrednio po laserowym resurfacingu ujawnia strefę odparowania i ablacji tkanki, z bazofilową strefą martwicy termicznej pod tkanką. Energia pierwszego przejścia jest absorbowana przez wodę w naskórku. Po dotarciu do skóry właściwej, gdzie jest mniej wody do absorbowania energii lasera, transfer ciepła powoduje większe uszkodzenie termiczne przy każdym kolejnym przejściu. W idealnym przypadku większa głębokość ablacji przy mniejszej liczbie przejść i mniejszym przewodzącym uszkodzeniu termicznym skutkuje mniejszym ryzykiem bliznowacenia. Badanie ultrastrukturalne skóry właściwej brodawkowatej ujawnia mniejsze włókna kolagenowe zorganizowane w większe wiązki kolagenu. Po laserowym resurfacingu, ponieważ kolagen jest wytwarzany w skórze właściwej brodawkowatej, gromadzą się cząsteczki związane z gojeniem się ran, takie jak glikoproteina tenascyna.

Nowoczesne lasery erbowe mogą emitować dwie wiązki jednocześnie. Jednak jedna wiązka w trybie koagulacji może zwiększyć uszkodzenia otaczającej tkanki. Taki laser powoduje większe uszkodzenia termiczne ze względu na dłuższy czas trwania impulsu, a zatem wolniejsze nagrzewanie tkanki. Z drugiej strony, zbyt duża energia może powodować głębsze parowanie niż jest to wymagane. Nowoczesne lasery uszkadzają kolagen ciepłem generowanym podczas szlifowania. Im większe uszkodzenia termiczne, tym większa synteza nowego kolagenu. W przyszłości lasery szlifierskie, które są dobrze wchłaniane przez wodę i kolagen, mogą znaleźć zastosowanie kliniczne.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]