Биофизика лазеров для шлифовки лица

Концепция избирательного фототермолиза позволяет хирургу выбирать длину лазерной волны, максимально поглощаемую целевым компонентом ткани - тканевым хромофором. Основным хромофором для углекислотных и эрбий:YAG лазеров является вода. Можно построить кривую, отражающую поглощение водой или другими хромофорами лазерной энергии при разных длинах волн. Нужно помнить о других хромофорах, которые могут поглотить волну этой длины. Например, при длине волны 532 нм лазерная энергия поглощается оксигемоглобином и меланином. При выборе лазера необходимо учитывать возможность конкурентного поглощения. Дополнительный эффект конкурентного хромофора может быть желательным и нежелательным.

В современных лазерах, используемых для эпиляции целевым хромофором, является меланин. Эти волны могут также поглощаться гемоглобином, который является конкурентным хромофором. Поглощение гемоглобином может также привести к повреждению кровеносных сосудов, снабжающих волосяные фолликулы, что является нежелательным.

Эпидермис на 90% состоит из воды. Поэтому вода служит основным хромофором для современных шлифующих кожу лазеров. В процессе лазерной шлифовки внутриклеточная вода поглощает лазерную энергию, немедленно закипает и испаряется. Количество энергии, которое лазер передает ткани, и продолжительность этой передачи определяют объем испаренной ткани. При шлифовке кожи необходимо испарить основной хромофор (воду), перенося при этом на окружающий коллаген и другие структуры минимальное количество энергии. Коллаген I типа чрезвычайно чувствителен к температуре, денатурируясь при температуре +60...+70 °С. Избыточное термическое повреждение коллагена может привести к нежелательному рубцеванию.

Плотность энергии лазерного излучения представляет собой количество энергии (в джоулях), прилагаемое к поверхности ткани (в см2). Поэтому плотность излучения выражается в Дж/см2. Для углекислотных лазеров критическая энергия преодоления барьера тканевой абляции составляет 0,04 Дж/см2. Для восстановления поверхности кожи обычно пользуются лазерами с энергией 250 мДж на импульс и размером пятна 3 мм. В промежутках между импульсами ткани остывают. Время тепловой релаксации - это время, необходимое для полного остывания ткани между импульсами. При лазерной шлифовке используются очень высокая энергия, чтобы испарить целевую ткань почти немедленно. Это позволяет сделать импульс очень коротким (1000 мкс). Следовательно, нежелательное теплопроведение в соседние ткани минимизируется. Удельная мощность, обычно измеряемая в ваттах (Вт), учитывает интегральную плотность энергии, продолжительность импульса и площадь обрабатываемой области. Частым заблуждением является мнение о том, что более низкие плотность энергии и удельная мощность уменьшают риск рубцевания, тогда как, на самом деле, более низкая энергия кипятит воду медленнее, вызывая более выраженное температурное повреждение.

При гистологическом исследовании биоптатов, взятых непосредственно после лазерной шлифовки, обнаруживается зона выпаривания и абляции ткани, под которой лежит базофильная зона термического некроза. Энергия первого прохода поглощается водой эпидермиса. После проникновения в дерму, где меньше воды, способной поглотить лазерную энергию, перенос тепла вызывает большее термическое повреждение за каждый последующий проход. В идеале, большая глубина абляции при меньшем числе проходов и меньшем кондуктивном термическом повреждении сопровождается меньшей опасностью рубцевания. Прир исследовании ультраструктуры в сосочковом слое кожи обнаруживают коллагеновые волокна меньшего размера, объединенные в большие коллагеновые пучки. После лазерной шлифовки по мере выработки коллагена в сосочковом слое дермы накапливаются молекулы, связанные с заживлением раны, такие как гликопротеин тенасцин.

Современные эрбиевые лазеры могут испускать два пучка одновременно. При этом один пучок в режиме коагуляции может увеличивать повреждение окружающих тканей. Такой лазер приводит к большему термическому повреждению из-за увеличения продолжительности импульса и поэтому более медленного нагревания тканей. Наоборот, слишком большое количество энергии способно вызвать более глубокое испарение, чем требуется. Современные лазеры повреждают коллаген теплом, вырабатываемым при шлифовке. Чем больше термическое повреждение, тем больше синтез нового коллагена. В будущем лазеры для шлифовки, хорошо поглощаемые водой и коллагеном, могут получить клиническое применение.