Biofizika laserjev za obnavljanje obraza

Koncept selektivne fototermolize omogoča kirurgu, da izbere lasersko valovno dolžino, ki jo ciljna tkivna komponenta – tkivni kromofor – maksimalno absorbira. Glavni kromofor za ogljikov dioksidne in erbijeve:YAG laserje je voda. Možno je narisati krivuljo, ki odraža absorpcijo laserske energije z vodo ali drugimi kromoforji pri različnih valovnih dolžinah. Treba je upoštevati tudi druge kromoforje, ki lahko absorbirajo val te dolžine. Na primer, pri valovni dolžini 532 nm lasersko energijo absorbirata oksihemoglobin in melanin. Pri izbiri laserja je treba upoštevati možnost konkurenčne absorpcije. Dodatni učinek konkurenčnega kromoforja je lahko zaželen ali nezaželen.

V sodobnih laserjih, ki se uporabljajo za odstranjevanje dlak, je ciljni kromofor melanin. Te valove lahko absorbira tudi hemoglobin, ki je kompetitivni kromofor. Absorpcija s hemoglobinom lahko povzroči tudi poškodbe krvnih žil, ki oskrbujejo lasne mešičke, kar je nezaželeno.

Epidermis je sestavljen iz 90 % vode. Zato voda služi kot glavni kromofor za sodobne laserje za obnavljanje kože. Med laserskim obnavljanjem znotrajcelična voda absorbira lasersko energijo, takoj zavre in izhlapi. Količina energije, ki jo laser prenese na tkivo, in trajanje tega prenosa določata količino izhlapenega tkiva. Pri obnavljanju kože je treba izhlapeti glavni kromofor (vodo), hkrati pa minimalno količino energije prenesti na okoliški kolagen in druge strukture. Kolagen tipa I je izjemno občutljiv na temperaturo, denaturira se pri temperaturi +60... +70 °C. Prekomerna toplotna poškodba kolagena lahko povzroči neželeno brazgotinjenje.

Energijska gostota laserja je količina energije (v džulih), ki se dovede na površino tkiva (v cm2). Zato je gostota energije izražena v J/cm2. Za laserje z ogljikovim dioksidom je kritična energija za premagovanje ablacijske ovire tkiva 0,04 J/cm2. Za obnavljanje kože se običajno uporabljajo laserji z energijo 250 mJ na impulz in velikostjo pike 3 mm. Tkiva se med impulzi ohladijo. Čas toplotne relaksacije je čas, ki je potreben, da se tkivo med impulzi popolnoma ohladi. Lasersko obnavljanje kože uporablja zelo visoke energije za skoraj takojšnjo uparjanje ciljnega tkiva. To omogoča, da je impulz zelo kratek (1000 μs). Posledično je neželena prevodnost toplote v sosednja tkiva čim manjša. Specifična moč, ki se običajno meri v vatih (W), upošteva integrirano gostoto energije, trajanje impulza in površino tretiranega območja. Pogosto zmotno prepričanje je, da nižja gostota energije in gostota moči zmanjšujeta tveganje za brazgotinjenje, medtem ko nižja energija v resnici počasneje zavre vodo, kar povzroči večjo toplotno škodo.

Histološki pregled biopsij, odvzetih takoj po laserskem obnavljanju površine kože, razkrije območje uparjanja in ablacije tkiva, pod tkivom pa se nahaja bazofilno območje termične nekroze. Energijo prvega prehoda absorbira voda v povrhnjici. Ko je laser v dermisu, kjer je manj vode za absorpcijo laserske energije, prenos toplote povzroči večjo toplotno poškodbo z vsakim naslednjim prehodom. V idealnem primeru večja globina ablacije z manj prehodi in manj prevodno toplotno poškodbo zmanjša tveganje za brazgotinjenje. Ultrastrukturni pregled papilarnega dermisa razkrije manjša kolagena vlakna, organizirana v večje kolagene snope. Po laserskem obnavljanju kože se med tvorbo kolagena v papilarnem dermisu kopičijo molekule, povezane s celjenjem ran, kot je glikoprotein tenascin.

Sodobni erbijevi laserji lahko hkrati oddajajo dva žarka. Vendar pa lahko en žarek v koagulacijskem načinu poveča poškodbe okoliškega tkiva. Tak laser povzroči večjo toplotno poškodbo zaradi daljšega trajanja impulza in s tem počasnejšega segrevanja tkiva. Nasprotno pa lahko preveč energije povzroči globlje izhlapevanje, kot je potrebno. Sodobni laserji poškodujejo kolagen s toploto, ki nastane med mletjem. Večja kot je toplotna poškodba, večja je sinteza novega kolagena. V prihodnosti bi lahko klinično uporabili laserji za mletje, ki jih dobro absorbirata voda in kolagen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]