表面研磨用レーザーの生物物理学

選択的光熱分解の概念は、外科医が組織発色団によって可能な限り標的組織成分によって吸収されるレーザー波の長さを選択することを可能にする。二酸化炭素およびエルビウム：YAGレーザーの主な発色団は水である。水または異なる波長のレーザエネルギーの他の発色団による吸収を反映する曲線を構築することが可能である。この長さの波を吸収できる他の発色団について覚えておく必要があります。例えば、532nmの波長では、レーザーエネルギーはオキシヘモグロビンおよびメラニンによって吸収される。レーザーを選択する際には、競合吸収の可能性を考慮する必要があります。競合的発色団の付加的な効果は望ましく、望ましくないかもしれない。

現代のレーザーでは、標的発色団での脱毛のために使用されるが、メラニンである。これらの波はまた、競合発色団であるヘモグロビンによって吸収され得る。ヘモグロビンの吸収はまた、毛包に供給される血管に損傷をもたらし、これは望ましくない。

表皮は90％水です。したがって、水は現代のレーザー研削レーザーの主な発色団として働く。レーザー表面処理の過程で、細胞内の水はレーザーエネルギーを吸収し、直ちに沸騰し、蒸発する。レーザーが組織に伝達するエネルギーの量、およびこの移動の持続時間は、蒸発した組織の体積を決定する。皮膚を研磨するとき、周囲のコラーゲンおよび他の構造物に最小量のエネルギーを移動させながら、主発色団（水）を蒸発させなければならない。コラーゲンI型は、温度に対して極めて敏感であり、+ 60〜+ 70℃の温度で変性する。過度の熱によるコラーゲンの損傷は望ましくない瘢痕につながる可能性があります。

レーザー放射のエネルギー密度は、組織表面に適用されるエネルギーの量（ジュール単位）である（cm 2）。従って、放射密度はJ / cm 2で表される。二酸化炭素レーザーの場合、組織切除障壁を克服するための臨界エネルギーは0.04J / cm 2である。皮膚の表面を修復するために、パルスあたり250mJのエネルギーおよび3mmのスポットサイズのレーザーが通常使用される。インパルスの間隔では、組織は冷却される。熱緩和の時間は、パルス間の組織を完全に冷却するのに必要な時間である。レーザー研磨では、ターゲット組織をほぼ即座に蒸発させるために非常に高いエネルギーが使用されます。これにより、パルスを非常に短く（1000μs）することができます。結果として、隣接する組織への望ましくない熱伝導率が最小限に抑えられる。比出力は、通常ワット（W）で測定され、積分エネルギー密度、パルス持続時間、および治療領域の面積を考慮に入れます。一般的な誤解は、低いエネルギー密度と特定のパワーは傷跡のリスクを減らすが、実際にはエネルギーがよりゆっくりと沸騰し、より深刻な温度損傷を引き起こすということである。

レーザーリサーフェシングの直後に採取された生検標本の組織学的研究では、熱壊死の好塩基性領域が存在する組織の蒸発およびアブレーションの領域が見出される。最初のパスのエネルギーは、表皮の水に吸収されます。レーザーエネルギーを吸収することができる水がより少ない真皮に浸透した後、熱伝達は、その後の各通過に対してより多くの熱損傷を引き起こす。理想的には、より少ない回数のパスおよびより少ない導電性の熱損傷によるより大きなアブレーション深度は、瘢痕化のリスクがより少ないことを伴う。皮膚の乳頭層における超微細構造のPrir研究は、より大きなサイズのコラーゲン繊維を明らかにし、大きなコラーゲン線で統一されている。レーザーリサーフェシング後、真皮の乳頭層にコラーゲンが生成されると、テネイシン糖タンパク質などの創傷治癒に関連する分子が蓄積する。

現代のエルビウムレーザは、2つのビームを同時に放出することができる。この場合、凝固モードの1つの束は周囲の組織への損傷を増加させることができる。このようなレーザは、パルス持続時間の増加、ひいては組織の加熱を遅くすることにより、より多くの熱損傷をもたらす。逆に、エネルギーが大きすぎると、必要以上に蒸発が深くなる可能性があります。現代のレーザーは、粉砕によって発生する熱でコラーゲンを損傷する。熱損傷が大きければ大きいほど、新しいコラーゲンの合成はより大きくなる。将来、水やコラーゲンによく吸収される研削用レーザーを臨床的に使用することができます。

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