Kasvojen pintakäsittelyssä käytettävien lasereiden biofysiikka

Selektiivisen fototermolyysin käsite antaa kirurgille mahdollisuuden valita laserin aallonpituuden, jonka kohdekudoskomponentti – kudoskromofori – absorboi maksimaalisesti. Hiilidioksidi- ja erbium:YAG-lasereiden pääasiallinen kromofori on vesi. On mahdollista piirtää käyrä, joka heijastaa laserenergian absorptiota veteen tai muihin kromoforeihin eri aallonpituuksilla. On tärkeää muistaa myös muut kromoforit, jotka voivat absorboida tämän pituisen aallon. Esimerkiksi 532 nm:n aallonpituudella oksihemoglobiini ja melaniini absorboivat laserenergiaa. Laseria valittaessa on otettava huomioon kilpailevan absorption mahdollisuus. Kilpailevan kromoforin lisävaikutus voi olla toivottava tai ei-toivottu.

Nykyaikaisissa karvanpoistoon käytettävissä lasereissa kohdekromofori on melaniini. Hemoglobiini, joka on kilpaileva kromofori, voi myös absorboida nämä aallot. Hemoglobiinin imeytyminen voi myös johtaa karvatuppeja kuljettavien verisuonten vaurioitumiseen, mikä on ei-toivottua.

Epidermis on 90-prosenttisesti vettä. Siksi vesi toimii nykyaikaisten ihon uudelleenpinnoituslasereiden pääasiallisena kromoforina. Laserhionnan aikana solunsisäinen vesi absorboi laserenergiaa, kiehuu ja haihtuu välittömästi. Laserin kudokseen siirtämän energian määrä ja tämän siirron kesto määräävät haihtuneen kudoksen tilavuuden. Ihon uudelleenpinnoitusta varten on välttämätöntä haihduttaa pääkromofori (vesi) samalla, kun ympäröivään kollageeniin ja muihin rakenteisiin siirretään mahdollisimman vähän energiaa. Tyypin I kollageeni on erittäin herkkä lämpötilalle ja denaturoituu +60... +70 °C:n lämpötilassa. Kollageenin liiallinen lämpövaurio voi johtaa ei-toivottuun arpeutumiseen.

Laserin energiatiheys on kudospintaan (cm2) kohdistetun energian määrä (jouleina). Siksi energiatiheys ilmaistaan J/cm2. Hiilidioksidilasereilla kriittinen energia kudosablaatioesteen ylittämiseksi on 0,04 J/cm2. Ihon uudelleenpinnoituksessa käytetään yleensä lasereita, joiden energia on 250 mJ pulssia kohden ja täplän koko 3 mm. Kudokset jäähtyvät pulssien välillä. Terminen relaksaatioaika on aika, joka tarvitaan kudoksen täydelliseen jäähtymiseen pulssien välillä. Laseruudelleenpinnoituksessa käytetään erittäin suuria energioita kohdekudoksen höyrystämiseen lähes välittömästi. Tämä mahdollistaa hyvin lyhyen pulssin (1000 μs). Näin ollen ei-toivottu lämmönjohtavuus viereisiin kudoksiin minimoituu. Ominaisteho, joka yleensä mitataan watteina (W), ottaa huomioon integroidun energiatiheyden, pulssin keston ja käsitellyn alueen pinta-alan. Yleinen väärinkäsitys on, että pienempi energiatiheys ja tehotiheys vähentävät arpeutumisen riskiä, vaikka itse asiassa pienempi energia kiehuttaa vettä hitaammin, mikä aiheuttaa enemmän lämpövaurioita.

Laserhiontaa välittömästi otettujen biopsioiden histologisessa tutkimuksessa paljastuu kudoshöyrystymis- ja ablaatiovyöhyke, jonka alla on basofiilinen lämpönekroosivyöhyke. Ensimmäisen läpikulun energia absorboituu epidermiksen veteen. Dermiksessä, jossa on vähemmän vettä absorboimaan laserenergiaa, lämmönsiirto aiheuttaa suuremman lämpövaurion jokaisella seuraavalla läpikululla. Ihannetapauksessa suurempi ablaatiosyvyys, vähemmät läpikulut ja vähemmän johtava lämpövaurio johtavat pienempään arpeutumisriskiin. Papilleridermiksen ultrastruktuuritutkimus paljastaa pienempiä kollageenisäikeitä, jotka ovat järjestäytyneet suuremmiksi kollageenikimppuiksi. Laserhiontaa jälkeen, kun kollageenia tuotetaan papilleridermiksessä, haavan paranemiseen liittyvät molekyylit, kuten glykoproteiini tenaskiini, kerääntyvät.

Nykyaikaiset erbiumlaserit voivat lähettää kaksi sädettä samanaikaisesti. Yksi koagulaatiotilassa oleva säde voi kuitenkin lisätä ympäröivän kudoksen vaurioita. Tällainen laser aiheuttaa suurempia lämpövaurioita pidemmän pulssin keston ja siten hitaamman kudoslämpenemisen vuoksi. Käänteisesti liian suuri energia voi aiheuttaa syvempää haihtumista kuin on tarpeen. Nykyaikaiset laserit vahingoittavat kollageenia jauhamisen aikana syntyvällä lämmöllä. Mitä suurempi lämpövaurio, sitä enemmän uutta kollageenia syntetisoidaan. Tulevaisuudessa kliinistä käyttöä voivat olla hiontalaserit, jotka imevät itseensä vettä ja kollageenia hyvin.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]