Biofysica van lasers voor polijsten van oppervlakken

Het concept van selectieve fotothermolyse stelt de chirurg in staat om de lengte van de door het doelwitweefselbestanddeel geabsorbeerde lasergolf zo veel mogelijk door de weefselchromofoor te kiezen. De belangrijkste chromofoor voor kooldioxide en erbium: YAG-lasers is water. Het is mogelijk om een curve te construeren die de absorptie door water of andere chromoforen van laserenergie bij verschillende golflengten reflecteert. Je moet onthouden over andere chromoforen die een golf van deze lengte kunnen absorberen. Bij een golflengte van 532 nm wordt bijvoorbeeld laserenergie geabsorbeerd door oxyhemoglobine en melanine. Bij het kiezen van een laser, is het noodzakelijk om rekening te houden met de mogelijkheid van competitieve absorptie. Het extra effect van een competitieve chromofoor kan wenselijk en ongewenst zijn.

In moderne lasers, gebruikt voor epilatie met de doelchromofoor, is melanine. Deze golven kunnen ook worden geabsorbeerd door hemoglobine, dat een competitieve chromofoor is. Absorptie van hemoglobine kan ook leiden tot schade aan de bloedvaten die de haarzakjes voeden, wat ongewenst is.

De epidermis bestaat voor 90% uit water. Daarom dient water als de belangrijkste chromofoor voor moderne laserslijplasers. Tijdens laserresurfacing absorbeert intracellulair water de laserenergie, kookt onmiddellijk en verdampt. De hoeveelheid energie die de laser naar de weefsels overbrengt, en de duur van deze overdracht bepalen het volume van het verdampte weefsel. Bij het polijsten van de huid moet de hoofdchromofoor (water) worden verdampt, terwijl de minimale hoeveelheid energie wordt overgebracht naar het omliggende collageen en andere structuren. Collageen type I is extreem gevoelig voor temperatuur, denaturerend bij een temperatuur van +60 ... +70 ° C. Overmatige thermische schade aan collageen kan leiden tot ongewenste littekens.

De energiedichtheid van laserstraling is de hoeveelheid energie (in joules) die op het weefseloppervlak wordt toegepast (in cm2). Daarom wordt de stralingsdichtheid uitgedrukt in J / cm2. Voor koolstofdioxidelasers is de kritieke energie voor het overwinnen van de ablatiebarrière van weefsel 0,04 J / cm2. Om het oppervlak van de huid te herstellen, worden meestal lasers gebruikt met een energie van 250 mJ per puls en een puntgrootte van 3 mm. In de intervallen tussen de impulsen koelt het weefsel af. De tijd van thermische relaxatie is de tijd die nodig is voor volledige koeling van het weefsel tussen pulsen. Met laserpolijsten wordt zeer hoge energie gebruikt om het doelweefsel vrijwel onmiddellijk te verdampen. Dit maakt het mogelijk om de puls erg kort te maken (1000 μs). Dientengevolge wordt ongewenste thermische geleiding naar naburige weefsels geminimaliseerd. Het specifieke vermogen, meestal gemeten in watt (W), houdt rekening met de integrale energiedichtheid, de pulsduur en het oppervlak van het behandelde gebied. Een veel voorkomende misvatting is dat de lagere energiedichtheid en het specifieke vermogen het risico op littekens verminderen, terwijl in feite de lagere energie het water langzamer kookt, waardoor de temperatuurschade ernstiger wordt.

Bij het histologische onderzoek van biopsiemonsters onmiddellijk na laserresurfacing, wordt een zone van verdamping en ablatie van het weefsel onthuld, waaronder de basofiele zone van thermische necrose ligt. De energie van de eerste passage wordt geabsorbeerd door het water van de opperhuid. Na het penetreren van de dermis, waar minder water is dat in staat is om laserenergie te absorberen, veroorzaakt warmteoverdracht meer thermische schade voor elke volgende doorgang. Idealiter gaat een grotere ablatiediepte met een kleiner aantal passages en minder geleidende thermische schade gepaard met een kleiner risico op littekens. Prir-onderzoek naar de ultrastructuur in de papillaire laag van de huid onthult collageenvezels van kleinere omvang, verenigd in grote collageenbundels. Na laserresurfacing accumuleren, als collageen wordt geproduceerd in de papillaire laag van de dermis, moleculen die zijn geassocieerd met wondgenezing, zoals het tenascine glycoproteïne.

Moderne erbiumlasers kunnen gelijktijdig twee stralen uitstralen. In dit geval kan één bundel in de coagulatiemodus de schade aan omliggende weefsels vergroten. Een dergelijke laser resulteert in meer thermische schade als gevolg van een toename in pulsduur en dus een langzamere verwarming van weefsels. Omgekeerd kan te veel energie diepere verdamping veroorzaken dan nodig is. Moderne lasers beschadigen collageen met hitte die wordt gegenereerd door slijpen. Hoe groter de thermische schade, hoe groter de synthese van het nieuwe collageen. In de toekomst kunnen slijplasers die goed worden geabsorbeerd door water en collageen klinisch worden gebruikt.

[1], [2], [3]