Z tego artykułu dowiesz się:

• Jak i dlaczego koncepcja frakcyjnej fototermolizy zrewolucjonizowała zabiegi z zakresu laseroterapii?

• Co oznaczają terminy takie jak: progowa fluencja tkanki czy termiczny czas relaksacji?

• Czym charakteryzuje się zjawisko koherencji w laseroterapii?

• Na czym polegają różnice w działaniu i oddziaływaniu na tkanki w przypadku urządzeń laserowych i IPL?

Historia laseroterapii (cz. 2) | Współczesna estetyka jest silnie związana z nowoczesną aparaturą hi-tech. Prym wśród stosowanych technologii od wielu lat wiodą lasery. Izabela Załęska i Magdalena Atta-Motte piszą dla Was o historii laseroterapii. Druga część artykułu odpowie, między innymi, na pytania o mechanizm frakcyjnej termolizy, różnice między laserem a IPL oraz efekty oddziaływania światła na tkanki.

Koncepcja frakcyjnej fototermolizy zrewolucjonizowała podejście do zabiegów z zakresu laseroterapii. Pomysł ten został zatwierdzony przez FDA w 2004 roku do zabiegów regeneracji skóry, a w 2005 roku do leczenia melasmy. Nim to jednak nastąpiło, potrzeba było wielu lat badań, wniosków i poszukiwań. Mimo zachęcających wyników badań nad laseroterapią, które opublikował Leon Goldman, początkowo ani rząd, ani przemysł czy też siły zbrojne nie byli zainteresowani rozwojem i zastosowaniem laserów. Chirurdzy skupili się na wykorzystaniu laserów ciągłych zamiast impulsowych. Laser rubinowy był nieskuteczny, używany jako optyczny skalpel do cięcia lub koagulacji. Podczas używania impulsu o wysokiej energii stał się nieprzewidywalny z powodu kawitacji (pęcherzyków pary). Podobnie próby użycia pulsacyjnego lasera Nd:YAG były mniej skuteczne, kiedy podczas zabiegu fragmenty tkanki zostały rozpryskane na całej sali operacyjnej. Dopiero w latach 80. XX wieku pulsujący laser rubinowy został skomercjalizowany w Japonii do usuwania tatuaży i zmian barwnikowych, podczas gdy w Europie i USA usuwanie tatuażu wykonywano laserem CO2 przy jednoczesnej ablacji skóry.

Teoria selektywnej fototermolizy

Na początku lat 80. R. Rox Anderson i John A. Parrish z Katedry Dermatologii Harvard Medical School w Bostonie ogłosili teorię selektywnej fototermolizy, która zrewolucjonizowała terapię laserową skóry. Do zrozumienia teorii selektywnej fototermolizy niezbędne jest poznanie poniższych zależności:

1. Progowa fluencja tkanki to fluencja, która w przypadku równości lub przekroczenia prowadzi do zniszczenia tkanki;

2. Termiczny czas relaksacji (TRT) definiuje się jako czas wymagany do schłodzenia obiektu do 50 proc. temperatury początkowej;

3. W przypadku uszkodzenia tkanki długość fali powinna być preferencyjnie absorbowana przez chromofor w tkance docelowej i nie może być absorbowana przez otaczającą tkankę, dlatego musi być dostarczana w czasie trwania impulsu, który jest mniejszy lub równy czasowi relaksacji termicznej (TRT) celu;

4. Jeśli czas długości pulsu przekroczy TRT, cel nie zostanie uszkodzony, zamiast tego energia rozproszy się do otaczających tkanek, powodując ich obrażenia. Nawet jeśli dostarczanie energii odbywa się w granicach TRT, fluencja docierająca do celu (po odjęciu odbicia i rozproszenia światła) musi równać się lub przekroczyć progową fluencję, aby spowodować zniszczenie tkanki.

To pozornie trudne zadanie można osiągnąć, manipulując trzema zmiennymi: długością fali (nm), czasem trwania impulsu (ms, ns, ps) i fluencją (J/cm2). Autorzy stwierdzili, że za uboczne uszkodzenia termiczne w otaczającej tkance odpowiedzialny jest docelowy chromofor i jego długotrwała ekspozycja na energię lasera. Przez odpowiednie manipulowanie długością fali i czasem trwania impulsu, a także w zależności od czasu relaksacji chromoforu można uzyskać zmaksymalizowane terapeutyczne zniszczenie chromoforu, minimalizując uszkodzenia termiczne otaczającej tkanki. Nowe teoretyczne zrozumienie zalet laserów impulsowych doprowadziło do odrodzenia zainteresowania laserami Q-switched, rubinowym, aleksandrytowym, Nd:YAG w leczeniu łagodnych zmian pigmentacji skóry, usuwaniu tatuażu i włosów. Ponad trzy dekady później laser rubinowy, prawie identyczny z używanym przez Goldmana w 1963 roku, stał się pierwszym urządzeniem zatwierdzonym przez FDA (1989 r). do trwałego usuwania włosów, Q-Switched Nd:YAG otrzymał zatwierdzenie FDA do usuwania tatuaży w 1991 roku.

Lasery a IPL

Aby zrozumieć fenomen zastosowania laserów w medycynie i kosmetologii, warto przede wszystkim poznać właściwości światła laserowego. „LASER” oznacza: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Każde z urządzeń laserowych charakteryzuje się poniższymi właściwościami:

Monochromatyczność – oznacza, że fotony emitujące wiązkę światła lasera posiadają tę samą długość fali i niosą tę samą ilość energii. Pojedyncza długość pozwala na bardzo selektywne targetowanie tkanki;

Intensywność – oznacza, że emitowana wiązka światła jest niezwykle intensywna i dobrze wykątowana. Jasność lub intensywność jest jedną z najważniejszych właściwości i można ją ulepszyć za pomocą technik, takich jak pulsowanie i Q-switch, w których ekstremalnie wysoka moc szczytowa może być dostarczana w nanosekundach;

Koherencja – oznacza, że wszystkie emitowane fotony światła wibrują w jednej fazie, zarówno w przestrzeni, jak i czasie. Koherencja jest miarą precyzji kształtu fali. Wysoce spójna wiązka laserowa może być precyzyjniej skupiona;

Kolimacja – oznacza, że wszystkie fotony podróżują w jednym kierunku.

PROGNOZY EKSPERTÓW

Obecnie – u progu trzeciej dekady XXI wieku szacuje się, że światowy rynek laserów estetycznych osiągnie 1293,7 miliona USD w 2022 roku. Największym zainteresowaniem cieszyć się będą zabiegi fotoodmładzania, w tym usuwania zmian pigmentacyjnych, zaczerwienienia oraz zmarszczek. W terapiach tych są wykorzystywane urządzenia IPL oraz lasery, takie jak lasery aleksandrytowe, neodymowo-yagowe, lasery frakcyjne – ablacyjne (CO2, Er:YAG, Er:YSGG) czy też nieablacyjne (Er:YAG, diodowy), ale także urządzenia emitujące światło LED.Kierunkowość lasera koreluje z emisją wyjątkowo wąskiej wiązki światła rozprzestrzeniającej się powoli. W aparacie laserowym sprawna kolimacja fotonów na wąską ścieżkę powoduje współczynnik rozbieżności około 1 mm na każdy metr. Kierunkowość umożliwia skupienie wiązki laserowej na bardzo małym rozmiarze plamki. Intense Pulse Light jest całkowitą przeciwnością opisanych powyżej właściwości światła laserowego. Tutaj światło emitowane pulsowo przez lampę (ksenonową) jest zawsze polichromatyczne, zdezorganizowane i rozproszone. Urządzenia IPL emitują mieszankę światła widzialnego i światła IR o długości fal 400–1200 nm. Dlatego urządzenia IPL są mniej selektywne, a co się z tym wiąże – dają nam mieszane efekty na tkance. Dla wyselekcjonowania odpowiednich zakresów światła stosuje się filtry typu cut-off lub dedykowane filtry typu notch filter.

Oddziaływanie światła na tkanki

Promień laserowy czy IPL, który napotyka powierzchnię skóry, może być odbijany, absorbowany, transmitowany lub rozpraszany (RATS = reflection, absorption, transmision, scattering). Kiedy promień lasera lub światła padnie na skórę, powinniśmy myśleć o nim nie jako o świetle, ale jako ciągłym lub pulsującym źródle fotonów. Foton jako cząstka może wchodzić w interakcję z materią tylko poprzez przenoszenie ilości energii. Dlatego tylko pochłonięte fotony mogą wywoływać efekt tkankowy. Do absorpcji fotonu w tkance potrzebny jest selektywny chromofor. Dlatego naszym celem jest zwiększenie absorpcji fotonu przez zmniejszenie jego odbicia, rozproszenia i transmisji. Jeśli nie ma chromoforu, wszystkie fotony przechodzą przez tkankę bez wywoływania jakiegokolwiek efektu podczas całkowitej transmisji. Dlatego wybór odpowiedniego chromoforu w tkance docelowej lub w jej pobliżu, który absorbuje konkretną ilość fotonów z określonej długości fali światła, jest pierwszym ważnym krokiem w terapii laserowej. Chromoforem docelowym nazywamy strukturę, taką jak: melanina, hemoglobina, woda, porfiryny, lipidy czy barwnik tatuażu, która absorbuje określoną długość fali światła. Światło przekształca się następnie w ciepło, które oddawane jest otaczającym tkankom i prowadzi do osiągnięcia zamierzonych efektów. Odbicie zachodzi na wszystkich powierzchniach, przez które wędruje wiązka laserowa. Na przykład warstwa rogowa naskórka odbija około 4 proc. do 7 proc. światła widzialnego, które napotyka powierzchnię skóry. Rozpraszanie jest spowodowane brakiem homogeniczności w strukturach skóry, za co w głównej mierze odpowiadają włókna kolagenowe. Im większe rozproszenie, tym mniejsza głębokość penetracji i większa możliwość absorpcji[24]. W tkankach występuje większe rozproszenie, gdy stosuje się małą plamkę. W przypadku dużej plamki po rozproszeniu fotony trafiają się nawzajem i odzyskują siły, a zatem przekierowują się w kierunku wiązki, zwiększając w ten sposób głębokość penetracji. Dlatego im większa plamka, tym głębiej zachodzi penetracja światła. Wybór wielkości plamki zależy jednak również od wielkości energii kreowanej przez laser, a także od głębokości lokalizacji. Zgodnie z założeniami widma wg tęczy Maxwella każda barwa światła posiada określony zakres długości fal. Im większa długość fali światła, tym głębsza penetracja światła w zakresie 0,1–6 mm.

Efekty zastosowania światła w tkance

Absorbowane światło powoduje w tkance zmiany: fototermiczne, fotomechaniczne, fotostymulujące lub fotoablacyjne. Spośród nich najbardziej wykorzystywane są zmiany termiczne, jak na przykład przy redukcji owłosienia, fotoodmładzaniu skóry czy usuwaniu zmian naczyniowych. Tutaj chromoforami są odpowiednio: melanina i hemoglobina (oxyhemoglobina). Dla uzyskania tego efektu użyta moc lasera powoduje osiągnięcie temperatury w tkance od 60 do 100 stopni Celsjusza. Fizyczne lub mechaniczne zmiany tkanek, znane jako fotoakustyczne, występują wówczas, gdy fotony światła o bardzo wysokiej energii są dostarczane w ultrakrótkich impulsach o długości nanosekund lub nawet pikosekund. Jest to przydatne przy usuwaniu tatuaży i usuwaniu niektórych zmian barwnikowych. W tym przypadku chromoforem jest na przykład pigment tatuażu. Zmiany ablacyjne, polegające na odparowaniu wody, następują przy osiągnięciu około 450 stopni Celsjusza w tkance. W tym przypadku chromoforem jest woda, która gwałtownie odparowuje z tkanki, powodując jednocześnie jej uszkodzenia.

Magdalena Atta-Motte | Międzynarodowy trener, specjalista w zabiegach high-tech. Członek British Medical Laser Association, The Society of Cosmetic Scientists, National Association of Medical Device Educators and Trainers. Doradca w Royal Society of Public Health w Wielkiej Brytanii. Laser Protection Adviser w UK oraz trener.