Biofysikk ved bruk av laser for ansiktsresurfacing

Konseptet med selektiv fototermolyse lar kirurgen velge laserbølgelengden som absorberes maksimalt av målvevskomponenten – vevskromoforen. Hovedkromoforen for karbondioksid- og erbium:YAG-lasere er vann. Det er mulig å plotte en kurve som gjenspeiler absorpsjonen av laserenergi av vann eller andre kromoforer ved forskjellige bølgelengder. Det er nødvendig å huske på andre kromoforer som kan absorbere en bølge av denne lengden. For eksempel, ved en bølgelengde på 532 nm, absorberes laserenergi av oksyhemoglobin og melanin. Når man velger en laser, er det nødvendig å vurdere muligheten for konkurrerende absorpsjon. Den ekstra effekten av en konkurrerende kromofor kan være ønskelig eller uønsket.

I moderne lasere som brukes til hårfjerning, er målkromoforen melanin. Disse bølgene kan også absorberes av hemoglobin, som er en konkurrerende kromofor. Absorpsjon av hemoglobin kan også føre til skade på blodårene som forsyner hårsekkene, noe som er uønsket.

Epidermis består av 90 % vann. Derfor fungerer vann som hovedkromoforen for moderne hudfornyende lasere. Under laserbehandling absorberer intracellulært vann laserenergi, koker umiddelbart og fordamper. Mengden energi som laseren overfører til vevet og varigheten av denne overføringen bestemmer volumet av fordampet vev. Ved behandling av hudfornyelse er det nødvendig å fordampe hovedkromoforen (vann), samtidig som en minimal mengde energi overføres til det omkringliggende kollagenet og andre strukturer. Kollagen type I er ekstremt følsomt for temperatur og denaturerer ved en temperatur på +60... +70 °C. Overdreven termisk skade på kollagen kan føre til uønsket arrdannelse.

Energitettheten til en laser er mengden energi (i joule) som påføres en vevsoverflate (i cm2). Derfor uttrykkes energitettheten i J/cm2. For karbondioksidlasere er den kritiske energien for å overvinne vevsablasjonsbarrieren 0,04 J/cm2. For hudoverflatebehandling brukes vanligvis lasere med en energi på 250 mJ per puls og en punktstørrelse på 3 mm. Vevet kjøles ned mellom pulsene. Den termiske relaksasjonstiden er tiden som kreves for at vevet skal kjøles ned helt mellom pulsene. Laseroverflatebehandling bruker svært høye energier for å fordampe målvevet nesten umiddelbart. Dette gjør at pulsen kan være svært kort (1000 μs). Følgelig minimeres uønsket varmeledning til tilstøtende vev. Den spesifikke effekten, vanligvis målt i watt (W), tar hensyn til den integrerte energitettheten, pulsvarigheten og arealet av det behandlede området. En vanlig misforståelse er at lavere energitetthet og effekttetthet reduserer risikoen for arrdannelse, når lavere energi faktisk koker vann saktere og forårsaker mer termisk skade.

Histologisk undersøkelse av biopsier tatt umiddelbart etter laserresurfacing avslører en sone med vevsfordampning og ablasjon, med en basofil sone med termisk nekrose under vevet. Energien fra den første passeringen absorberes av vannet i epidermis. Når vevet er i dermis, hvor det er mindre vann til å absorbere laserenergien, forårsaker varmeoverføring større termisk skade med hver påfølgende passering. Ideelt sett resulterer større ablasjonsdybde med færre passeringer og mindre ledende termisk skade i mindre risiko for arrdannelse. Ultrastrukturell undersøkelse av papillærdermis avslører mindre kollagenfibre organisert i større kollagenbunter. Etter laserresurfacing, etter hvert som kollagen produseres i papillærdermis, akkumuleres molekyler assosiert med sårtilheling, som glykoproteinet tenascin.

Moderne erbiumlasere kan sende ut to stråler samtidig. Imidlertid kan én stråle i koagulasjonsmodus øke skaden på omkringliggende vev. En slik laser forårsaker større termisk skade på grunn av økt pulsvarighet og dermed langsommere vevsoppvarming. Omvendt kan for mye energi føre til dypere fordampning enn nødvendig. Moderne lasere skader kollagen med varmen som genereres under sliping. Jo større termisk skade, desto større er syntesen av nytt kollagen. I fremtiden kan slipelasere som absorberes godt av vann og kollagen, finne klinisk bruk.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]